Ερευνητές Καταρρίπτουν Ρεκόρ ΓLOBALLY για Νέα Εφεύρεση στον Κβαντικό Υπολογισμό

Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Σαν Αντόνιο (UTSA) κατέρριψε ένα παγκόσμιο ρεκόρ για καινοτομία στον κβαντικό υπολογισμό. Ο R. Tyler Sutherland, βοηθός καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Κολλεγίου Επιστημών και στο Τμήμα Ηλεκτρολογικής Μηχανικής του Κολλεγίου Μηχανικής και Ολοκληρωμένου Σχεδιασμού, ανέπτυξε eine νέα θεωρία για το πείραμα που κατέρριψε το ρεκόρ.

Ο Sutherland έχει εμπειρία ερευνών στην κβαντική οπτική και απέκτησε το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο Purdue. Στη συνέχεια, πήγε στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore για το μεταδιδακτορικό του και η εργασία του περιελάμβανε πειραματικές εφαρμογές για κβαντικούς υπολογιστές.

Το Παγκόσμιο Ρεκόρ

Η ομάδα κατέρριψε το παγκόσμιο ρεκόρ για την πιο ακριβή πύλη εμβάπτισης που έχει ever αποδειχθεί χωρίς λέιζερ. Μια πύλη εμβάπτισης δημιουργεί μια λειτουργία στο δεύτερο από δύο κβαντικών bit που εξαρτάται από την κατάσταση του πρώτου.

Το έγγραφο που περιγράφει την νέα επίτευξη στον κβαντικό υπολογισμό δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature. Ο τίτλος του είναι “High-fidelity laser-free universal control of trapped-ion qubits.”

“Για παράδειγμα, αν η κατάσταση του κβαντικού bit A είναι 0, μια πύλη εμβάπτισης δεν κάνει τίποτα στο κβαντικό bit B, αλλά αν η κατάσταση του κβαντικού bit A είναι 1, τότε η πύλη αναστρέφει την κατάσταση του κβαντικού bit B από 0 σε 1 ή 1 σε 0”, είπε. “Το όνομα προέρχεται από το γεγονός ότι αυτό μπορεί να δημιουργήσει μια κβαντική ιδιοκτησία που ονομάζεται ‘εμβάπτιση’ μεταξύ των κβαντικών bit.”

“Λέιζερ-Ελεύθερες” Πύλες Εμβάπτισης

Σύμφωνα με τον Sutherland, οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται πιο εύχρηστοι και οικονομικοί όταν οι πύλες εμβάπτισης γίνονται “λέιζερ-ελεύθερες”. Σε σύγκριση με τις δεκάδες χιλιάδες δολάρια που κοστίζει ένα λέιζερ, η τιμή ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος είναι πολύ χαμηλότερη και εκτελεί τις ίδιες ενέργειες.

“Οι μέθοδοι πυλών εμβάπτισης χωρίς λέιζερ δεν έχουν τις μειονεκτούνες της σκέδασης φωτονίων, ενέργειας, κόστους και βαθμονόμησης που συνήθως συνδέονται με τη χρήση λετζερ”, είπε ο Sutherland. “Αυτή η εναλλακτική μέθοδος πυλών αντιστοιχεί στην ακρίβεια των λετζερ χρησιμοποιώντας μικροκύματα, τα οποία είναι λιγότερο δαπανηρά και πιο εύκολα να βαθμονομηθούν.”

Από τις πολλές επαναστατικές και υποσχόμενες εφαρμογές των κβαντικών υπολογιστών, μια από τις μεγαλύτερες είναι η ικανότητά τους να模仿ουν κβαντικές μηχανικές διαδικασίες. Αυτό θα μπορούσε να είναι κάτι σαν χημικές αντιδράσεις και θα μπορούσε να μειώσει εκθετικά τις πειραματικές δοκιμές και λάθη που απαιτούνται για να λυθούν ορισμένα προβλήματα. Οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να λύσουν ορισμένα από τα πιο σύνθετα προβλήματα υπολογισμού και μπορούν να το κάνουν πολύ πιο γρήγορα από τους κλασικούς υπερυπολογιστές.

“Συνολικά, ο στόχος της έρευνάς μου είναι να αυξήσει τον ανθρώπινο έλεγχο над την κβαντική μηχανική”, είπε ο Sutherland. “Δίνοντας στους ανθρώπους τη δύναμη над ένα διαφορετικό μέρος της φύσης τους δίνει ένα νέο εργαλείο. Τι θα κατασκευάσουν τελικά με αυτό είναι αβέβαιο.”