Det faktum at informasjonen er kodet ved hjelp av kvantesystemer som er mottakelige for støy og forstyrrelser, som resulterer i feil, er en betydelig barriere for utviklingen av en realistisk levedyktig kvantedatamaskin. Utviklingen av kvantedatamaskiner har store problemer med å rette opp disse feilene. Å erstatte qubits med resonatorer, kvantesystemer med mer spesifiserte tilstander enn bare to, tilbyr et levedyktig alternativ. Disse tilstandene kan sammenlignes med en gitarstreng, som kan vibrere på mange forskjellige måter.
Det er imidlertid en utfordring å kontrollere tilstandene til en resonator. Nå, kvanteteknologi på Chalmers University of Technology har utviklet en teknikk for å kontrollere lysets kvantetilstander i et tredimensjonalt hulrom. Teknikken gjør det mulig for forskere å generere praktisk talt alle tidligere demonstrerte kvantetilstander av lys.
Simone Gasparinetti, som er leder for en forskningsgruppe innen eksperimentell kvantefysikken ved Chalmers og en av studiens seniorforfattere, sa, "Vi har vist at teknologien vår er på nivå med de beste i verden."
Marina Kudra, en doktorgradsstudent ved Institutt for mikroteknologi og nanovitenskap og studiens hovedforfatter, sa: "Kubisk fasetilstand er noe mange kvanteforskere har prøvd å skape i praksis i tjue år. Det faktum at vi nå har klart å gjøre dette for første gang viser hvor godt teknikken vår fungerer, men det viktigste fremskrittet er at det er så mange tilstander med varierende kompleksitet, og vi har funnet en teknikk som kan skape hvilken som helst av dem. ”
Forskere kontrollerte de kvantemekaniske egenskapene til fotoner ved å påføre et sett med elektromagnetiske pulser kalt porter. De brukte en algoritme for å optimalisere en spesifikk sekvens av enkle forskyvningsporter og komplekse SNAP-porter for å generere tilstanden til fotonene. Da de komplekse portene viste seg å være for lange, oppdaget forskerne en løsning for å forkorte dem ved å maksimere de elektromagnetiske pulsene med optimale kontrollteknikker.
Simone Gasparinetti sa: "Den drastiske forbedringen i hastigheten til SNAP-portene våre tillot oss å dempe effekten av dekoherens i kvantekontrolleren vår, og presset denne teknologien ett skritt fremover. Vi har vist full kontroll over vårt kvantemekaniske system."
Marina Kudra sa: "Eller, for å si det mer poetisk, jeg fanget lyset på et sted der det trives og formet det i noen virkelig vakre former."
Et overlegent fysisk system var også nødvendig for å nå dette målet.
Per Delsing sa, «På Chalmers har vi full stabel for å bygge en kvantecomputer, fra teori til eksperiment, alt under ett tak. Å løse utfordringen med feilretting er en stor flaskehals i utviklingen av storskala kvantedatamaskiner, og resultatene våre er bevis på vår kultur og måter å jobbe på.»
Tidsreferanse:
- Marina Kudra, Mikael Kervinen, Ingrid Strandberg, et al. Robust forberedelse av Wigner-negative stater med optimaliserte SNAP-forskyvningssekvenser. PRX Quantum. GJØR JEG: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
