Tutkijat rikkoivat maailmanennätyksen innovaatioissa kvanttilaskennassa

Texasin yliopiston San Antonion (UTSA) tutkijaryhmä on rikkonut maailmanennätyksen innovaatioissa kvanttilaskennassa. R. Tyler Sutherland, apulaisprofessori College of Sciencesin fysiikan ja astronomian laitoksessa ja College of Engineering and Integrated Designin sähkötekniikan laitoksessa, kehitti uuden teorian ennätykselliselle kokeelle.

Sutherlandilla on tutkimuskokemus kvantti-optiikassa, ja hän suoritti tohtorintutkinnon Purduen yliopistossa. Hän jatkoi sitten Lawrence Livermore National Laboratoryyn postdoc-tutkijana, ja hänen työhönsä kuului kvanttitietokoneiden kokeelliset sovellukset.

Maailmanennätys

Tutkijaryhmä rikkoi maailmanennätyksen tarkin laseren ilman entangling-portti, joka on koskaan näytetty. Entangling-portti luo toiminnon toiselle kvanttiparille, joka riippuu ensimmäisen kvanttiparin tilasta.

Tutkimus, jossa uusi kvanttilaskenta saavutettiin, julkaistiin tieteellisessä aikakauslehdessä Nature. Sen otsikko on ”High-fidelity laser-free universal control of trapped-ion qubits.”

“Esimerkiksi, jos kvanttiparin A tila on 0, entangling-portti ei tee mitään kvanttiparille B, mutta jos kvanttiparin A tila on 1, portti kääntää kvanttiparin B tilan 0:sta 1:ksi tai 1:stä 0:ksi”, hän sanoi. “Nimi tulee siitä, että tämä voi luoda kvanttimekaanisen ominaisuuden nimeltä ‘entanglement’ kvanttipareiden välille.”

”Laser-free” Entangling-portit

Sutherlandin mukaan kvanttitietokoneet ovat helpompia käyttää ja taloudellisempia, kun entangling-portit tehdään “laser-free”. Vertailukohtana laserin, joka maksaa kymmeniä tuhansia dollareita, integroidun piirin hinta on paljon alempi, ja se suorittaa samat toiminnot.

“Laser-free-porttimenetelmät eivät ole samanlaisia kuin fotonien sironta, energia, kustannukset ja kalibrointi, jotka ovat yleensä liitettynä laserien käyttöön”, Sutherland sanoi. “Tämä vaihtoehtoinen porttimenetelmä vastaa laserien tarkkuutta käyttämällä mikroaalloja, jotka ovat vähemmän kalliita ja helpompia kalibroida.”

Kvanttitietokoneiden monista vallankumouksellisista ja lupaavista sovelluksista yksi suurimmista on niiden kyky simuloida kvanttimekaanisia prosesseja itse. Tämä voi olla esimerkiksi kemiallinen reaktio, ja se voi vähentää eksperimentaalista koehenkilökohtaista virhettä, jota tarvitaan tiettyjen ongelmien ratkaisemiseen. Kvanttitietokoneet pystyvät ratkaisemaan tietokoneiden monista monimutkaisimmista ongelmista, ja ne voivat tehdä sen paljon nopeammin kuin klassiset supertietokoneet.

“Laajasti ottaen, tutkimukseni tavoitteena on lisätä ihmisten valtaa kvanttimekaniikkaan”, Sutherland sanoi. “Antamalla ihmisille valta eri luonnon osaan he saavat uuden työkalupakin. Mitä he lopulta rakentavat siitä, on epävarmaa.”