Kể từ khi cơ học lượng tử ra đời, việc tìm hiểu các phép đo đã là nguồn khơi dậy trí tuệ phong phú. Phép đo không có tương tác là một phép đo cơ bản hiệu ứng lượng tử nhờ đó sự hiện diện của vật thể cảm quang được xác định mà không thể đảo ngược sự hấp thụ photon.
Trong một nghiên cứu khám phá mối liên hệ giữa thế giới lượng tử và cổ điển, các nhà khoa học từ Đại học Aalto đã khám phá ra một cách mới và hiệu quả hơn nhiều để thực hiện các thí nghiệm không có tương tác. Họ đề xuất khái niệm phát hiện không có tương tác mạch lạc và chứng minh nó bằng thực nghiệm.
Họ đã sử dụng một thiết bị truyền tải siêu dẫn ba cấp độ để phát hiện sự hiện diện của các xung vi sóng được tạo ra bởi các thiết bị cổ điển. Các thiết bị transmon là những mạch siêu dẫn có kích thước tương đối lớn nhưng vẫn thể hiện hành vi lượng tử.
Anton Zeilinger, một trong những người đoạt giải Nobel Vật lý năm 2022, là người đầu tiên thực hiện ý tưởng về một thí nghiệm không có tương tác sử dụng quang học trong thực nghiệm.
Gheorghe Sorin Paraoanu của Đại học Aalto cho biết, “Chúng tôi phải điều chỉnh khái niệm này cho phù hợp với các công cụ thử nghiệm khác nhau dành cho các thiết bị siêu dẫn. Do đó, chúng tôi cũng phải thay đổi quan trọng giao thức không tương tác tiêu chuẩn: chúng tôi đã thêm một lớp “lượng tử” khác bằng cách sử dụng mức năng lượng cao hơn của transmon. Sau đó, chúng tôi đã sử dụng sự kết hợp lượng tử của hệ thống ba cấp độ kết quả như một nguồn tài nguyên.”
Sự kết hợp lượng tử - khả năng một vật thể có thể chiếm giữ hai trạng thái khác nhau cùng một lúc - rất mong manh và dễ dàng sụp đổ. Do đó, chưa rõ ràng rằng giao thức mới sẽ hoạt động như thế nào.
Điều đáng ngạc nhiên đối với các nhà khoa học là- trong giao thức của họ, sự kết hợp lượng tử đóng vai trò như một nguồn tài nguyên, mang lại xác suất phát hiện thành công cao đáng kể. Cuộc trình diễn đầu tiên của thí nghiệm cho thấy hiệu quả phát hiện tăng lên rõ rệt.
Họ quay lại bảng vẽ nhiều lần để kiểm tra lại mọi thứ và chạy các mô hình lý thuyết. Các mô hình đã xác nhận kết quả của họ- Thực tế là hiệu quả đã có.
Shruti Dogra của Đại học Aalto cho biết, “Chúng tôi cũng chứng minh rằng ngay cả những xung vi sóng công suất rất thấp cũng có thể được phát hiện một cách hiệu quả bằng giao thức của chúng tôi.”
Thí nghiệm cũng chứng minh một phương pháp mới sử dụng các thiết bị lượng tử để đạt được lợi thế so với các thiết bị cổ điển - lợi thế lượng tử. Sự đồng thuận thông thường giữa các nhà khoa học là việc đạt được lợi thế lượng tử sẽ đòi hỏi máy tính lượng tử với nhiều qubit. Tuy nhiên, thí nghiệm này đã chứng minh được lợi thế lượng tử thực sự với một thiết lập tương đối đơn giản.
paraoanu nói, “Trong điện toán lượng tử, phương pháp của chúng tôi có thể được áp dụng để chẩn đoán trạng thái photon vi sóng trong một số phần tử bộ nhớ nhất định. Đây có thể được coi là một cách trích xuất thông tin hiệu quả cao mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của bộ xử lý lượng tử.”
Sử dụng phương pháp mới của họ, các nhà khoa học hiện đang khám phá các hình thức xử lý thông tin kỳ lạ khác như giao tiếp phản thực tế (giao tiếp giữa hai bên mà không có bất kỳ hạt vật lý nào được chuyển giao) và điện toán lượng tử phản thực tế (trong đó thu được kết quả tính toán mà trên thực tế không chạy chương trình). máy tính).
Tạp chí tham khảo:
- Dogra, S., McCord, JJ & Paraoanu, GS Phát hiện các xung vi sóng không tương tác mạch lạc với mạch siêu dẫn. Cộng đồng 13, 7528 (năm 2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-35049-z
