Việc thông tin được mã hóa bằng hệ thống lượng tử dễ bị nhiễu và nhiễu, dẫn đến sai sót, là rào cản đáng kể đối với sự phát triển của một máy tính lượng tử khả thi trên thực tế. Sự phát triển của máy tính lượng tử gặp khó khăn lớn trong việc sửa những lỗi này. Việc thay thế qubit bằng bộ cộng hưởng, hệ thống lượng tử với nhiều trạng thái được chỉ định hơn là chỉ hai, mang lại một giải pháp thay thế khả thi. Những trạng thái này có thể được so sánh với một dây đàn guitar, có thể rung theo nhiều cách khác nhau.
Tuy nhiên, việc kiểm soát trạng thái của bộ cộng hưởng là một thách thức. Giờ đây, công nghệ lượng tử ở Đại học Công nghệ Chalmer đã phát triển một kỹ thuật để kiểm soát trạng thái lượng tử của ánh sáng trong khoang ba chiều. Kỹ thuật này cho phép các nhà khoa học tạo ra hầu như tất cả các trạng thái lượng tử ánh sáng đã được chứng minh trước đây.
Simone Gasparinetti, người đứng đầu nhóm nghiên cứu thực nghiệm vật lý lượng tử tại Chalmers và một trong những tác giả cao cấp của nghiên cứu cho biết, “Chúng tôi đã chứng minh rằng công nghệ của chúng tôi ngang bằng với công nghệ tốt nhất trên thế giới.”
Marina Kudra, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Công nghệ vi mô và Khoa học nano, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Trạng thái pha khối là thứ mà nhiều nhà khoa học lượng tử đã cố gắng tạo ra trong thực tế trong hai mươi năm. Việc chúng tôi hiện đã làm được điều này lần đầu tiên chứng tỏ kỹ thuật của chúng tôi hoạt động tốt như thế nào, nhưng tiến bộ quan trọng nhất là có rất nhiều trạng thái có độ phức tạp khác nhau và chúng tôi đã tìm ra một kỹ thuật có thể tạo ra bất kỳ trạng thái nào trong số đó. ”
Các nhà khoa học kiểm soát tính chất cơ học lượng tử của photon bằng cách áp dụng một tập hợp các xung điện từ gọi là cổng. Họ đã sử dụng một thuật toán để tối ưu hóa một chuỗi cụ thể gồm các cổng dịch chuyển đơn giản và cổng SNAP phức tạp để tạo ra trạng thái của các photon. Khi các cổng phức tạp trở nên quá dài, các nhà khoa học đã tìm ra giải pháp rút ngắn chúng bằng cách tối đa hóa các xung điện từ bằng kỹ thuật điều khiển tối ưu.
Simone Gasparinetti đã nói, “Sự cải thiện mạnh mẽ về tốc độ của cổng SNAP cho phép chúng tôi giảm thiểu tác động của sự mất kết hợp trong bộ điều khiển lượng tử, đẩy công nghệ này tiến lên một bước. Chúng tôi đã thể hiện toàn quyền kiểm soát hệ thống cơ lượng tử của mình.”
Marina Kudra đã nói, “Hay nói một cách thơ mộng hơn, tôi đã chụp lại ánh sáng ở nơi nó phát triển mạnh và định hình nó dưới một số hình thức thực sự đẹp đẽ.”
Một hệ thống vật lý ưu việt cũng cần thiết để đạt được mục tiêu này.
mỗi Delsing nói, “Tại Chalmers, chúng tôi có đầy đủ công cụ để xây dựng một Máy tính lượng tử, từ lý thuyết đến thử nghiệm, tất cả đều dưới một mái nhà. Giải quyết thách thức sửa lỗi là một trở ngại lớn trong việc phát triển máy tính lượng tử quy mô lớn và kết quả của chúng tôi là bằng chứng về văn hóa cũng như cách làm việc của chúng tôi.”
Tạp chí tham khảo:
- Marina Kudra, Mikael Kervinen, Ingrid Strandberg và những người khác. Sự chuẩn bị mạnh mẽ về các trạng thái tiêu cực Wigner với trình tự dịch chuyển SNAP được tối ưu hóa. Lượng tử PRX. DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
