Forskere sætter verdensrekord for innovation inden for kvantecomputering

Et hold af forskere ved University of Texas at San Antonio (UTSA) har sat en verdensrekord for innovation inden for kvantecomputering. R. Tyler Sutherland, en adjunkt i College of Sciences Department of Physics and Astronomy og College of Engineering and Integrated Design’s Department of Electrical Engineering, udviklede en ny teori for rekord-sættende eksperiment.

Sutherland har erfaring med kvantooptik, og han fik sin ph.d. ved Purdue University. Han gik herefter til Lawrence Livermore National Laboratory for sin postdoc, og hans arbejde inkluderede eksperimentelle anvendelser for kvantecomputere.

Verdensrekorden

Holdet satte verdensrekorden for den mest nøjagtige entanglingsport, der nogensinde er demonstreret uden laser. En entanglingsport skaber en operation på den anden af to qubits, der afhænger af tilstanden af den første.

Artiklen om den nye kvantecomputering, der er opnået, blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature. Den hedder ”High-fidelity laser-free universal control of trapped-ion qubits.”

“For eksempel, hvis tilstanden af qubit A er 0, gør en entanglingsport intet til qubit B, men hvis tilstanden af qubit A er 1, så flipper porten tilstanden af qubit B fra 0 til 1 eller 1 til 0,” sagde han. “Navnet kommer fra, at dette kan generere en kvantemekanisk egenskab kaldet ‘entanglement’ mellem qubits.”

”Laser-fri” Entanglingsporte

Ifølge Sutherland bliver kvantecomputere lettere at bruge og mere omkostningseffektive, når entanglingsportene gøres ”laser-frie”. I forhold til de titusinder af dollars, det koster for en laser, er prisen på en integreret kredsløb langt lavere, og den udfører de samme handlinger.

“Laser-frie portmetoder har ikke de ulemper, der normalt er forbundet med brug af laser, såsom foton-spræding, energi, omkostninger og kalibrering,” sagde Sutherland. “Denne alternative portmetode matcher nøjagtigheden af laser ved i stedet at bruge mikrobølger, som er billigere og lettere at kalibrere.”

Af de mange revolutionerende og lovende anvendelser af kvantecomputere er en af de største deres evne til at simulere kvantemekaniske processer selv. Dette kunne være noget i retning af kemiske reaktioner, og det kunne eksponentielt reducere den eksperimentelle prøvning og fejl, der er nødvendig for at løse visse problemer. Kvantecomputere kan løse nogle af computings mest komplekse problemer, og de kan gøre det langt hurtigere end klassiske supercomputere.

“I bred forstand er målet for min forskning at øge menneskers kontrol over kvantemekanik,” sagde Sutherland. “At give folk magt over en anden del af naturen giver dem et nyt værktøj. Hvad de vil bygge med det i sidste ende er usikkert.”