این واقعیت که اطلاعات با استفاده از سیستم‌های کوانتومی که مستعد نویز و تداخل هستند، رمزگذاری می‌شوند که منجر به خطا می‌شود، مانع مهمی برای توسعه یک کامپیوتر کوانتومی واقعی است. توسعه کامپیوترهای کوانتومی در اصلاح این خطاها با مشکل بزرگی مواجه است. جایگزینی کیوبیت‌ها با تشدیدگرها، سیستم‌های کوانتومی با حالت‌های مشخص‌تر از دو حالت، یک جایگزین مناسب ارائه می‌دهد. این حالت ها را می توان با سیم گیتار مقایسه کرد که می تواند به طرق مختلف ارتعاش کند.
با این حال، کنترل حالات یک تشدید کننده یک چالش است. اکنون، فناوری کوانتومی در دانشگاه تکنولوژی چالمرز تکنیکی برای کنترل حالات کوانتومی نور در یک حفره سه بعدی ایجاد کرده است. این تکنیک به دانشمندان اجازه می‌دهد تا تقریباً تمام حالت‌های کوانتومی نور را که قبلاً نشان داده شده بودند، تولید کنند.
سیمون گاسپارینتی، که رئیس یک گروه تحقیقاتی در زمینه تجربی است فیزیک کوانتوم در چالمرز و یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، گفت: ما نشان داده‌ایم که فناوری ما با بهترین‌های دنیا برابری می‌کند.»
مارینا کودرا، دانشجوی دکترا در دپارتمان میکروفناوری و علوم نانو و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: «وضعیت فاز مکعبی چیزی است که بسیاری از دانشمندان کوانتومی در عمل به مدت بیست سال در تلاش برای ایجاد آن هستند. این واقعیت که ما اکنون موفق به انجام این کار برای اولین بار شده‌ایم نشان می‌دهد که تکنیک ما چقدر خوب کار می‌کند، اما مهم‌ترین پیشرفت این است که حالت‌های بسیار زیادی با پیچیدگی‌های متفاوت وجود دارد، و ما تکنیکی را پیدا کرده‌ایم که می‌تواند هر یک از آنها را ایجاد کند. ”
دانشمندان خواص مکانیکی کوانتومی را کنترل کردند فوتون با اعمال مجموعه ای از پالس های الکترومغناطیسی به نام گیت. آنها از یک الگوریتم برای بهینه سازی یک توالی خاص از دروازه های جابجایی ساده و دروازه های پیچیده SNAP برای ایجاد وضعیت فوتون ها استفاده کردند. هنگامی که معلوم شد دروازه های پیچیده بیش از حد طولانی هستند، دانشمندان راه حلی برای کوتاه کردن آنها با به حداکثر رساندن پالس های الکترومغناطیسی با تکنیک های کنترل بهینه کشف کردند.
سیمون گاسپارینتی گفت: بهبود چشمگیر در سرعت گیت های اسنپ ما به ما این امکان را داد که اثرات ناهماهنگی در کنترل کننده کوانتومی خود را کاهش دهیم و این فناوری را یک قدم به جلو سوق دهیم. ما کنترل کاملی بر سیستم مکانیکی کوانتومی خود نشان داده‌ایم.»
مارینا کودرا گفت، "یا به بیان شاعرانه تر، من نور را در مکانی که رشد می کند جذب کردم و آن را به اشکال واقعاً زیبایی شکل دادم."
یک سیستم فیزیکی برتر نیز برای دستیابی به این هدف ضروری بود.
پر دلسینگ گفت:, در چالمرز، ما مجموعه کاملی را برای ساختن داریم کامپیوتر کوانتومی، از تئوری تا آزمایش، همه زیر یک سقف. حل چالش تصحیح خطا یک گلوگاه بزرگ در توسعه کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ است و نتایج ما گواهی بر فرهنگ و روش کار ما است.
مرجع مجله:
- مارینا کودرا، میکائیل کروینن، اینگرید استراندبرگ و همکاران. آماده سازی قوی حالات منفی ویگنر با دنباله های جابجایی SNAP بهینه شده. PRX کوانتومیبه DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
