Het feit dat de informatie is gecodeerd met kwantumsystemen die gevoelig zijn voor ruis en interferentie, wat resulteert in fouten, vormt een belangrijke belemmering voor de ontwikkeling van een realistisch levensvatbare kwantumcomputer. De ontwikkeling van kwantumcomputers staat voor een groot probleem bij het corrigeren van deze fouten. Het vervangen van qubits door resonatoren, kwantumsystemen met meer gespecificeerde toestanden dan slechts twee, biedt een levensvatbaar alternatief. Deze toestanden kunnen worden vergeleken met een gitaarsnaar, die op veel verschillende manieren kan trillen.
Het beheersen van de toestanden van een resonator is echter een uitdaging. Nu, kwantumtechnologie aan de Chalmers University of Technology heeft een techniek ontwikkeld om de kwantumtoestanden van licht in een driedimensionale holte te beheersen. Met de techniek kunnen wetenschappers vrijwel alle eerder aangetoonde kwantumtoestanden van licht genereren.
Simone Gasparinetti, hoofd van een onderzoeksgroep in experimenteel kwantumfysica bij Chalmers en een van de senior auteurs van de studie, zei: “We hebben laten zien dat onze technologie niet onderdoet voor de beste ter wereld.”
Marina Kudra, een doctoraatsstudent aan de afdeling Microtechnologie en Nanowetenschappen en de hoofdauteur van de studie, zei: “De kubische fasetoestand is iets dat veel kwantumwetenschappers al twintig jaar in de praktijk proberen te creëren. Het feit dat we er nu voor het eerst in zijn geslaagd om dit te doen, toont aan hoe goed onze techniek werkt, maar de belangrijkste vooruitgang is dat er zoveel toestanden zijn van verschillende complexiteit, en we hebben een techniek gevonden die ze allemaal kan creëren. ”
Wetenschappers controleerden de kwantummechanische eigenschappen van fotonen door een reeks elektromagnetische pulsen toe te passen die poorten worden genoemd. Ze gebruikten een algoritme om een specifieke reeks van eenvoudige verplaatsingspoorten en complexe SNAP-poorten te optimaliseren om de toestand van de fotonen te genereren. Toen de complexe poorten te lang bleken te zijn, ontdekten de wetenschappers een oplossing om ze te verkorten door de elektromagnetische pulsen te maximaliseren met optimale controletechnieken.
Simone Gasparinetti zei: "Door de drastische verbetering van de snelheid van onze SNAP-poorten konden we de effecten van decoherentie in onze kwantumcontroller verminderen, waardoor deze technologie een stap vooruit ging. We hebben volledige controle over ons kwantummechanische systeem getoond.”
Marina Kudra zei: "Of, om het poëtischer te zeggen, ik heb licht gevangen op een plek waar het gedijt en het in werkelijk prachtige vormen gevormd."
Een superieur fysiek systeem was ook nodig om dit doel te bereiken.
Per Delsing zei, “Bij Chalmers hebben we de volledige stapel voor het bouwen van een kwantumcomputer, van theorie tot experiment, alles onder één dak. Het oplossen van de uitdaging van foutcorrectie is een belangrijk knelpunt bij het ontwikkelen van grootschalige kwantumcomputers, en onze resultaten zijn het bewijs van onze cultuur en manier van werken.”
Journal Reference:
- Marina Kudra, Mikael Kervinen, Ingrid Strandberg, et al. Robuuste voorbereiding van Wigner-negatieve toestanden met geoptimaliseerde SNAP-verplaatsingssequenties. PRX-kwantum DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
