Se, että tiedot koodataan käyttämällä kvanttijärjestelmiä, jotka ovat herkkiä melulle ja häiriöille, mikä johtaa virheisiin, on merkittävä este realistisesti käyttökelpoisen kvanttitietokoneen kehittämiselle. Kvanttitietokoneiden kehityksellä on suuria vaikeuksia korjata näitä virheitä. Kubittien korvaaminen resonaattoreilla, kvanttijärjestelmillä, joissa on enemmän määriteltyjä tilaa kuin vain kaksi, tarjoaa käyttökelpoisen vaihtoehdon. Näitä tiloja voidaan verrata kitaran kieleen, joka voi värähdellä monin eri tavoin.
Resonaattorin tilojen hallinta on kuitenkin haaste. Nyt kvanttitekniikkaa Chalmersin teknillinen yliopisto on kehittänyt tekniikan valon kvanttitilojen hallitsemiseksi kolmiulotteisessa ontelossa. Tekniikka antaa tutkijoille mahdollisuuden luoda käytännössä kaikki aiemmin osoitetut valon kvanttitilat.
Simone Gasparinetti, joka on kokeellisen tutkimusryhmän johtaja kvanttifysiikkaa Chalmersissa ja yksi tutkimuksen vanhemmista kirjoittajista sanoi, "Olemme osoittaneet, että teknologiamme on maailman parhaan kanssa."
Marina Kudra, tohtoriopiskelija mikroteknologian ja nanotieteen laitokselta ja tutkimuksen johtava kirjoittaja, sanoi: ”Kuutiofaasitila on asia, jota monet kvanttitutkijat ovat yrittäneet luoda käytännössä kahdenkymmenen vuoden ajan. Se, että olemme nyt onnistuneet tekemään tämän ensimmäistä kertaa, osoittaa, kuinka hyvin tekniikkamme toimii, mutta tärkein edistysaskel on, että tiloja on niin monia vaihtelevan monimutkaisia, ja olemme löytäneet tekniikan, jolla voidaan luoda mikä tahansa niistä. ”
Tutkijat kontrolloivat kvanttimekaanisia ominaisuuksia fotonit käyttämällä joukko sähkömagneettisia pulsseja, joita kutsutaan porteiksi. He käyttivät algoritmia yksinkertaisten siirtoporttien ja monimutkaisten SNAP-porttien tietyn sekvenssin optimoimiseksi fotonien tilan luomiseksi. Kun monimutkaiset portit osoittautuivat liian pitkiksi, tutkijat löysivät ratkaisun niiden lyhentämiseen maksimoimalla sähkömagneettiset pulssit optimaalisilla ohjaustekniikoilla.
Simone Gasparinetti sanoi: ”SNAP-porttiemme nopeuden jyrkkä parannus antoi meille mahdollisuuden lieventää dekoherenssin vaikutuksia kvanttiohjaimessamme ja työntää tätä tekniikkaa askeleen eteenpäin. Olemme osoittaneet kvanttimekaanisen järjestelmämme täyden hallinnan."
Marina Kudra sanoi: "Tai runollisemmin sanottuna vangisin valon paikassa, jossa se kukoistaa, ja muotoilin sitä todella kauniissa muodoissa."
Tämän tavoitteen saavuttamiseksi tarvittiin myös ylivoimainen fyysinen järjestelmä.
Per Delsing sanoi, "Meillä on Chalmersilla täysi pino a. rakentamiseen kvantitietokone, teoriasta kokeiluun, kaikki saman katon alla. Virheenkorjauksen haasteen ratkaiseminen on suuri pullonkaula laajamittaisten kvanttitietokoneiden kehittämisessä, ja tuloksemme ovat todiste kulttuuristamme ja toimintatavoistamme.
Lehden viite:
- Marina Kudra, Mikael Kervinen, Ingrid Strandberg ym. Wigner-negatiivisten tilojen tehokas valmistelu optimoiduilla SNAP-siirtymäsekvensseillä. PRX Quantum. DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
