Тот факт, что информация кодируется с использованием квантовых систем, чувствительных к шумам и помехам, что приводит к ошибкам, является серьезным препятствием для разработки реально жизнеспособного квантового компьютера. Разработка квантовых компьютеров сталкивается с серьезными трудностями в исправлении этих ошибок. Замена кубитов резонаторами, квантовыми системами с более определенными состояниями, чем просто два, предлагает жизнеспособную альтернативу. Эти состояния можно сравнить с гитарной струной, которая может вибрировать по-разному.
Однако управление состояниями резонатора представляет собой сложную задачу. Теперь квантовые технологии в Технологический университет Чалмерса разработал метод управления квантовыми состояниями света в трехмерной полости. Этот метод позволяет ученым генерировать практически все ранее продемонстрированные квантовые состояния света.
Симоне Гаспаринетти, руководитель исследовательской группы в области экспериментального квантовая физика в Чалмерсе и один из старших авторов исследования, сказал: «Мы показали, что наша технология не уступает лучшим в мире».
Марина Кудра, докторант кафедры микротехнологий и нанонауки и ведущий автор исследования, сказала: «Кубическое фазовое состояние — это то, что многие квантовые ученые пытались создать на практике в течение двадцати лет. То, что нам сейчас впервые удалось это сделать, демонстрирует, насколько хорошо работает наша методика, но самое главное достижение состоит в том, что существует очень много состояний разной сложности, и мы нашли технику, которая может создать любое из них. ”
Ученые контролировали квантово-механические свойства фотонов применяя набор электромагнитных импульсов, называемых воротами. Они использовали алгоритм для оптимизации определенной последовательности простых вентилей смещения и сложных вентилей SNAP для генерации состояния фотонов. Когда сложные ворота оказались чрезмерно длинными, ученые нашли способ их укоротить за счет максимизации электромагнитных импульсов с помощью оптимальных методов управления.
Симона Гаспаринетти сказала: «Резкое улучшение скорости наших ворот SNAP позволило нам смягчить эффекты декогеренции в нашем квантовом контроллере, продвинув эту технологию на один шаг вперед. Мы продемонстрировали полный контроль над нашей квантово-механической системой».
Марина Кудра сказала: «Или, выражаясь более поэтично, я поймал свет в месте, где он процветает, и придал ему поистине прекрасные формы».
Для достижения этой цели также была необходима превосходная физическая система.
Пер Делсинг — сказал, «В Чалмерсе у нас есть полный набор инструментов для создания квантовый компьютер, от теории к эксперименту, все под одной крышей. Решение проблемы исправления ошибок является основным узким местом в разработке крупномасштабных квантовых компьютеров, и наши результаты являются доказательством нашей культуры и методов работы».
Справочник журнала:
- Марина Кудра, Микаэль Кервинен, Ингрид Страндберг и др. Надежная подготовка вигнеровских отрицательных состояний с оптимизированными последовательностями SNAP-смещения. PRX Квант, DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
