Kuantum mekaniğinin başlangıcından bu yana ölçümleri anlama arayışı, zengin bir entelektüel hayranlık kaynağı olmuştur. Etkileşimsiz ölçüm temel bir husustur kuantum etkisi ışığa duyarlı bir nesnenin varlığı geri döndürülemez bir şekilde belirlenir foton absorpsiyonu.
Kuantum ve klasik dünyalar arasındaki bağlantıyı araştıran bir çalışmada, bilim insanları Aalto Üniversitesi etkileşimsiz deneyler yürütmenin yeni ve çok daha etkili bir yolunu keşfettiler. Tutarlı etkileşimsiz algılama kavramını önerdiler ve bunu deneysel olarak gösterdiler.
Klasik aletler tarafından üretilen mikrodalga darbelerinin varlığını tespit etmek için üç seviyeli bir süper iletken transmon cihazı kullandılar. Transmon cihazları nispeten büyük ama yine de kuantum davranışı gösteren süper iletken devrelerdir.
2022 Nobel Fizik Ödülü'nü kazananlardan biri olan Anton Zeilinger, optiği deneysel olarak kullanarak etkileşimsiz bir deney fikrini ilk uygulayan kişi oldu.
Aalto Üniversitesi'nden Gheorghe Sorin Paraoanu şunları söyledi: "Konsepti süper iletken cihazlar için mevcut farklı deneysel araçlara uyarlamak zorundaydık. Bu nedenle, standart etkileşimsiz protokolü de önemli ölçüde değiştirmek zorunda kaldık: Transmonun daha yüksek enerji seviyesini kullanarak başka bir "kuantumluk" katmanı ekledik. Daha sonra şunu kullandık: kuantum tutarlılığı ortaya çıkan üç seviyeli sistemin bir kaynak olarak kullanılması.
Kuantum tutarlılığı (bir nesnenin aynı anda iki farklı durumu işgal edebilmesi olasılığı) hassastır ve kolaylıkla çökebilir. Dolayısıyla yeni protokolün işe yarayacağı hemen belli değildi.
Bilim adamları için, protokollerinde kuantum tutarlılığının bir kaynak görevi görmesi ve önemli ölçüde yüksek bir tespit başarısı olasılığı sağlaması şaşırtıcıdır. Deneyin ilk gösterimi, tespit verimliliğinde belirgin bir artış gösterdi.
Her şeyi tekrar kontrol etmek için birkaç kez çizim tahtasına geri döndüler ve teorik modelleri çalıştırdılar. Modeller sonuçlarını doğruladı. Etki gerçekten de oradaydı.
Aalto Üniversitesi'nden Shruti Dogra şunları söyledi: "Ayrıca protokolümüzü kullanarak çok düşük güçlü mikrodalga darbelerinin bile verimli bir şekilde tespit edilebileceğini gösterdik."
Deney aynı zamanda kuantum cihazlarının klasik cihazlara göre avantaj elde etmek için kullanılmasına yönelik yeni bir yöntemi de ortaya koydu: kuantum avantajı. Bilim insanları arasındaki geleneksel fikir birliği, kuantum avantajı elde etmenin, kuantum bilgisayarlar çok sayıda qubits. Ancak bu deneyin nispeten basit bir kurulumla gerçek bir kuantum avantajı sağladığı kanıtlandı.
Paraoanu şuraya, "Kuantum hesaplamada, yöntemimiz belirli bellek elemanlarındaki mikrodalga foton durumlarını teşhis etmek için uygulanabilir. Bu, kuantum işlemcinin işleyişini bozmadan bilgi çıkarmanın son derece etkili bir yolu olarak kabul edilebilir."
Bilim insanları artık yeni yaklaşımlarını kullanarak, karşıolgusal iletişim (herhangi bir fiziksel parçacık aktarılmadan iki taraf arasında iletişim) ve karşıolgusal kuantum hesaplama (bir hesaplamanın sonucunun aslında işlem yapılmadan elde edildiği) gibi diğer egzotik bilgi işleme biçimlerini araştırıyorlar. bilgisayar).
Dergi Referans:
- Dogra, S., McCord, JJ & Paraoanu, GS Süper iletken bir devre ile mikrodalga darbelerinin tutarlı, etkileşimsiz tespiti. Nat Commun 13, 7528 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-35049-z
