Det faktum, at informationen er kodet ved hjælp af kvantesystemer, der er modtagelige for støj og interferens, hvilket resulterer i fejl, er en væsentlig barriere for udviklingen af en realistisk levedygtig kvantecomputer. Udviklingen af kvantecomputere står over for store vanskeligheder med at rette op på disse fejl. Udskiftning af qubits med resonatorer, kvantesystemer med mere specificerede tilstande end blot to, tilbyder et levedygtigt alternativ. Disse tilstande kan sammenlignes med en guitarstreng, som kan vibrere på mange forskellige måder.
Det er dog en udfordring at kontrollere en resonators tilstand. Nu, kvanteteknologi på Chalmers University of Technology har udviklet en teknik til at kontrollere lysets kvantetilstande i et tredimensionelt hulrum. Teknikken gør det muligt for forskere at generere stort set alle tidligere påviste kvantetilstande af lys.
Simone Gasparinetti, der er leder af en forskergruppe i eksperimentel kvantefysik på Chalmers og en af undersøgelsens seniorforfattere sagde, "Vi har vist, at vores teknologi er på niveau med den bedste i verden."
Marina Kudra, en ph.d.-studerende ved Institut for Mikroteknologi og Nanovidenskab og undersøgelsens hovedforfatter, sagde: "Kubisk fasetilstand er noget, som mange kvanteforskere har forsøgt at skabe i praksis i tyve år. Det faktum, at vi nu har formået at gøre dette for første gang, viser, hvor godt vores teknik fungerer, men det vigtigste fremskridt er, at der er så mange tilstande af varierende kompleksitet, og vi har fundet en teknik, der kan skabe en hvilken som helst af dem. ”
Forskere kontrollerede de kvantemekaniske egenskaber af fotoner ved at påføre et sæt elektromagnetiske impulser kaldet porte. De brugte en algoritme til at optimere en specifik sekvens af simple forskydningsporte og komplekse SNAP-porte til at generere fotonernes tilstand. Da de komplekse porte viste sig at være alt for lange, opdagede forskerne en løsning til at forkorte dem ved at maksimere de elektromagnetiske impulser med optimale kontrolteknikker.
Simone Gasparinetti sagde, "Den drastiske forbedring af hastigheden af vores SNAP-porte gjorde det muligt for os at afbøde virkningerne af dekohærens i vores kvantecontroller, hvilket skubbede denne teknologi et skridt fremad. Vi har vist fuld kontrol over vores kvantemekaniske system."
Marina Kudra sagde, "Eller, for at sige det mere poetisk, jeg fangede lys et sted, hvor det trives og formede det i nogle virkelig smukke former."
Et overlegent fysisk system var også nødvendigt for at nå dette mål.
Per Delsing sagde, ”På Chalmers har vi den fulde stak til at bygge en kvantecomputer, fra teori til eksperiment, alt under ét tag. At løse udfordringen med fejlkorrektion er en stor flaskehals i udviklingen af storskala kvantecomputere, og vores resultater er bevis på vores kultur og måder at arbejde på."
Journal Reference:
- Marina Kudra, Mikael Kervinen, Ingrid Strandberg, et al. Robust forberedelse af Wigner-negative stater med optimerede SNAP-forskydningssekvenser. PRX Quantum. DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
