Fakt, że informacje są kodowane przy użyciu systemów kwantowych, które są podatne na szumy i zakłócenia skutkujące błędami, stanowi istotną barierę w rozwoju realnie opłacalnego komputera kwantowego. Rozwój komputerów kwantowych napotyka na poważne trudności w korygowaniu tych błędów. Zastąpienie kubitów rezonatorami, systemami kwantowymi o bardziej określonych stanach niż tylko dwa, stanowi realną alternatywę. Stany te można porównać do struny gitary, która może wibrować na wiele różnych sposobów.
Jednak kontrolowanie stanów rezonatora jest wyzwaniem. Teraz technologia kwantowa w Chalmers University of Technology opracował technikę kontrolowania stanów kwantowych światła w trójwymiarowej wnęce. Technika ta pozwala naukowcom wygenerować praktycznie wszystkie wcześniej zademonstrowane kwantowe stany światła.
Simone Gasparinetti, która jest szefem grupy badawczej w eksperymentach fizyka kwantowa w Chalmers i jeden ze starszych autorów badania, powiedział: „Pokazaliśmy, że nasza technologia dorównuje najlepszym na świecie”.
Marina Kudra, doktorantka na Wydziale Mikrotechnologii i Nanonauki oraz główna autorka badania, powiedziała: „Stan fazy sześciennej jest czymś, co wielu naukowców zajmujących się kwantami próbuje stworzyć w praktyce od dwudziestu lat. Fakt, że udało nam się to zrobić po raz pierwszy, pokazuje, jak dobrze działa nasza technika, ale najważniejszym postępem jest to, że istnieje tak wiele stanów o różnej złożoności i znaleźliśmy technikę, która może stworzyć każdy z nich. ”
Naukowcy kontrolowali właściwości mechaniki kwantowej fotony poprzez zastosowanie zestawu impulsów elektromagnetycznych zwanych bramkami. Wykorzystali algorytm do optymalizacji określonej sekwencji prostych bramek przemieszczenia i złożonych bramek SNAP w celu wygenerowania stanu fotonów. Kiedy złożone bramki okazały się zbyt długie, naukowcy odkryli sposób na ich skrócenie poprzez maksymalizację impulsów elektromagnetycznych za pomocą optymalnych technik sterowania.
Simone Gasparinetti powiedział: „Drastyczna poprawa szybkości naszych bramek SNAP pozwoliła nam złagodzić skutki dekoherencji w naszym kontrolerze kwantowym, przesuwając tę technologię o krok naprzód. Wykazaliśmy pełną kontrolę nad naszym systemem mechaniki kwantowej”.
Marina Kudra powiedziała: „Lub, mówiąc bardziej poetycko, uchwyciłem światło w miejscu, w którym kwitnie, i ukształtowałem je w naprawdę piękne formy”.
Do osiągnięcia tego celu niezbędny był również nadrzędny system fizyczny.
Według Delsinga powiedziany, „W Chalmers mamy pełny stos do budowy komputer kwantowy, od teorii do eksperymentu, wszystko pod jednym dachem. Rozwiązanie problemu korekcji błędów jest głównym wąskim gardłem w rozwoju komputerów kwantowych na dużą skalę, a nasze wyniki są dowodem naszej kultury i sposobów pracy”.
Referencje czasopisma:
- Marina Kudra, Mikael Kervinen, Ingrid Strandberg i in. Solidne przygotowanie stanów ujemnych Wignera ze zoptymalizowanymi sekwencjami przemieszczenia SNAP. kwantowa PRX, DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
