Naukowcy ustanowili rekord świata w innowacjach w komputerach kwantowych

Zespół naukowców z University of Texas at San Antonio (UTSA) ustanowił rekord świata w innowacjach w komputerach kwantowych. R. Tyler Sutherland, asystent profesora w Wydziale Nauk, Departamencie Fizyki i Astronomii oraz w Wydziale Inżynierii i Projektowania Zintegrowanego, Departamencie Inżynierii Elektrycznej, opracował nową teorię dla eksperymentu, który ustanowił rekord.

Sutherland ma doświadczenie w optyce kwantowej i uzyskał tytuł doktora na Purdue University. Następnie pracował w Lawrence Livermore National Laboratory, gdzie jego praca obejmowała aplikacje eksperymentalne dla komputerów kwantowych.

Rekord świata

Zespół ustanowił rekord świata dla najbardziej dokładnej bramki splątania, jaką kiedykolwiek udowodniono bez laserów. Bramka splątania tworzy operację na drugim z dwóch qubitów, która zależy od stanu pierwszego.

Artykuł opisujący nowe osiągnięcia w komputerach kwantowych został opublikowany w naukowym czasopiśmie Nature. Jego tytuł to „High-fidelity laser-free universal control of trapped-ion qubits”.

“Na przykład, jeśli stan qubitu A jest 0, bramka splątania nie robi nic z qubitem B, ale jeśli stan qubitu A jest 1, wówczas bramka odwraca stan qubitu B z 0 na 1 lub z 1 na 0”, powiedział. “Nazwa pochodzi od faktu, że może to wygenerować kwantową własność mechaniczną zwana „splątaniem” między qubitami”.

„Bezlasery” bramki splątania

Według Sutherlanda, komputery kwantowe stają się łatwiejsze w użyciu i bardziej opłacalne, gdy bramki splątania są „bezlasery”. W porównaniu z dziesiątkami tysięcy dolarów, które kosztuje laser, cena układu scalonego jest znacznie niższa, a wykonuje te same czynności.

“Metody bramek bez laserów nie mają wad rozpraszania fotonów, energii, kosztów i kalibracji, które są zwykle związane z użyciem laserów”, powiedział Sutherland. “Ta alternatywna metoda bramki odpowiada dokładności laserów, używając fal mikrofalowych, które są mniej kosztowne i łatwiejsze do kalibracji”.

Spośród wielu rewolucyjnych i obiecujących zastosowań komputerów kwantowych, jednym z największych jest ich zdolność do symulowania procesów mechanicznych kwantowych. Mogłoby to być na przykład reakcje chemiczne, a mogłoby to wykładniczo zmniejszyć potrzebne eksperymentalne próby i błędy, aby rozwiązać pewne problemy. Komputery kwantowe mogą rozwiązywać niektóre z najbardziej złożonych problemów obliczeniowych i mogą to robić znacznie szybciej niż klasyczne superkomputery.

“Ogólnie rzecz biorąc, celem moich badań jest zwiększenie ludzkiej kontroli nad mechaniką kwantową”, powiedział Sutherland. “Dając ludziom władzę nad inną częścią natury, daje im nowe narzędzie. To, co ostatecznie zbudują z nim, jest niepewne”.