量子力学の誕生以来、測定値を理解する探求は知的魅力の豊かな源となってきました。インタラクションフリーの測定が基本です 量子効果 これにより、感光性物体の存在が不可逆的に判断されます。 光子吸収.
量子世界と古典世界の関係を探る研究で、世界の科学者たちは アールト大学 インタラクションフリーの実験を実行するための、新しくてはるかに効果的な方法を発見しました。彼らは、コヒーレントな相互作用のない検出の概念を提案し、それを実験的に実証しました。
彼らは、古典的な機器によって生成されたマイクロ波パルスの存在を検出するために、3 レベルの超伝導トランスモン デバイスを使用しました。トランスモン デバイスは、比較的大きい超伝導回路ですが、それでも量子的な動作を示します。
2022 年のノーベル物理学賞受賞者の XNUMX 人であるアントン・ザイリンガーは、光学を使用した相互作用のない実験のアイデアを実験的に初めて実装しました。
アアルト大学のゲオルゲ・ソリン・パラオアヌ氏はこう語った。 「私たちは、超電導デバイスに利用できるさまざまな実験ツールにコンセプトを適応させる必要がありました。そのため、標準のインタラクションフリー プロトコルも大幅に変更する必要がありました。トランスモンのより高いエネルギー レベルを使用して、「量子性」の層を追加しました。次に、私たちが使用したのは、 量子コヒーレンス 結果として得られる 3 レベルのシステムをリソースとして扱います。」
量子コヒーレンス（物体が 2 つの異なる状態を同時に占有する可能性）はデリケートで、簡単に崩れてしまいます。したがって、新しいプロトコルが機能するかどうかはすぐにはわかりませんでした。
科学者にとって、彼らのプロトコルでは量子コヒーレンスがリソースとして機能し、非常に高い検出成功確率をもたらしていることは驚くべきことです。実験の最初のデモンストレーションでは、検出効率の顕著な向上が示されました。
彼らは何度も振り出しに戻ってすべてを再確認し、理論モデルを実行しました。モデルはその結果を確認しました - 確かに効果がありました。
アアルト大学のシュルティ・ドグラ氏はこう語った。 「私たちはまた、非常に低出力のマイクロ波パルスであっても、私たちのプロトコルを使用して効率的に検出できることを実証しました。」
この実験では、量子デバイスを使用して古典的なデバイスを超える利点、つまり量子の利点を得る新しい方法も実証されました。科学者の間での従来のコンセンサスは、量子の優位性を達成するには次のことが必要であるということです。 量子コンピュータ 多数あり キュビット。しかし、この実験では、比較的単純な設定で実際の量子の利点が証明されました。
パラオアヌ と, 「量子コンピューティングでは、私たちの方法は特定のメモリ要素のマイクロ波光子の状態を診断するために適用できる可能性があります。これは、量子プロセッサの機能を妨げることなく情報を抽出する非常に効率的な方法とみなすことができます。」
彼らの新しいアプローチを使用して、科学者たちは現在、反事実通信 (物理粒子を転送しない二者間の通信) や反事実量子コンピューティング (実際にコンピュータを実行せずに計算結果が取得される) など、他の珍しい形式の情報処理を研究しています。コンピューター）。
ジャーナルリファレンス：
- Dogra, S.、McCord, JJ & Paraoanu, GS 超伝導回路によるマイクロ波パルスの相互作用のないコヒーレント検出。 Nat Commun 13、7528（2022）。 DOI： 10.1038 / s41467-022-35049-z
