양자 역학이 시작된 이래 측정을 이해하려는 탐구는 지적 매력의 풍부한 원천이었습니다. 상호 작용 없는 측정은 기본입니다. 양자 효과 이를 통해 돌이킬 수 없는 현상 없이 감광성 물체의 존재를 확인합니다. 광자 흡수.
양자와 고전 세계 사이의 연관성을 탐구하는 연구에서 아 알토 대학 상호 작용 없는 실험을 수행하는 새롭고 훨씬 더 효과적인 방법을 발견했습니다. 그들은 일관성 있는 상호 작용 없는 탐지 개념을 제안하고 이를 실험적으로 시연했습니다.
그들은 고전 장비에서 생성된 마이크로파 펄스의 존재를 감지하기 위해 3단계 초전도 트랜스몬 장치를 사용했습니다. 트랜스몬 장치는 상대적으로 크지만 여전히 양자 거동을 보이는 초전도 회로입니다.
2022년 노벨 물리학상 수상자 중 한 명인 Anton Zeilinger는 광학을 사용하여 상호 작용 없는 실험 아이디어를 실험적으로 구현한 최초의 사람입니다.
알토 대학의 게오르게 소린 파라오아누(Gheorghe Sorin Paraoanu)는 이렇게 말했습니다. “우리는 초전도 장치에 사용할 수 있는 다양한 실험 도구에 개념을 적용해야 했습니다. 그 때문에 우리는 표준 상호 작용 없는 프로토콜을 결정적으로 변경해야 했습니다. 즉, 트랜스몬의 더 높은 에너지 레벨을 사용하여 "양자성"의 또 다른 계층을 추가했습니다. 그런 다음 우리는 양자 일관성 결과적으로 3단계 시스템을 리소스로 활용합니다.”
양자 일관성(한 물체가 두 가지 다른 상태를 동시에 차지할 수 있는 가능성)은 미묘하고 쉽게 무너집니다. 따라서 새로운 프로토콜이 작동할지는 즉시 명확하지 않았습니다.
프로토콜에서 양자 일관성이 리소스 역할을 하여 상당히 높은 탐지 성공 확률을 산출한다는 것은 과학자들에게 놀라운 일입니다. 실험의 첫 번째 시연에서는 탐지 효율성이 눈에 띄게 증가한 것으로 나타났습니다.
그들은 모든 것을 다시 확인하기 위해 여러 번 초기 단계로 돌아가 이론적 모델을 실행했습니다. 모델들은 결과를 확인했습니다. 실제로 효과가 있었습니다.
알토 대학의 슈루티 도그라(Shruti Dogra)는 이렇게 말했습니다. "우리는 또한 매우 낮은 전력의 마이크로파 펄스도 우리 프로토콜을 사용하여 효율적으로 감지할 수 있음을 입증했습니다."
이 실험은 또한 양자 장치를 사용하여 기존 장치에 비해 이점, 즉 양자 이점을 얻는 새로운 방법을 보여주었습니다. 과학자들 사이의 전통적인 합의는 양자적 이점을 달성하려면 다음이 필요하다는 것입니다. 양자 컴퓨터 수많은 큐 비트. 그러나 이 실험은 상대적으로 간단한 설정으로 실제 양자 이점을 입증했습니다.
파라오아누 말했다, “양자 컴퓨팅에서 우리의 방법은 특정 메모리 요소의 마이크로파 광자 상태를 진단하는 데 적용될 수 있습니다. 이는 양자 프로세서의 기능을 방해하지 않고 정보를 추출하는 매우 효율적인 방법이라고 볼 수 있습니다.”
새로운 접근 방식을 사용하여 과학자들은 이제 반사실 통신(물리적 입자가 전송되지 않은 두 당사자 간의 통신) 및 반사실 양자 컴퓨팅(실제로 컴퓨터를 실행하지 않고 계산 결과를 얻는 경우)과 같은 다른 이국적인 형태의 정보 처리를 탐색하고 있습니다. 컴퓨터).
저널 참조 :
- Dogra, S., McCord, JJ & Paraoanu, GS 초전도 회로를 사용한 마이크로파 펄스의 간섭 없는 상호 작용 감지. Nat Commun 13, 7528(2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-35049-z
