Ученые устанавливают мировой рекорд в области квантовых вычислений

Команда исследователей из Университета Техаса в Сан-Антонио (UTSA) установила мировой рекорд в области квантовых вычислений. Р. Тайлер Сазерленд, ассистент профессора в Колледже наук департамента физики и астрономии и Колледже инженерии и интегрированного дизайна департамента электротехники, разработал новую теорию для эксперимента, установившего рекорд.

Сазерленд имеет опыт исследований в области квантовой оптики, и он получил степень доктора философии в Университете Пердью. Затем он перешел в Национальную лабораторию Лоуренса Ливермора для постдокторской работы, и его работа включала экспериментальные применения для квантовых компьютеров.

Мировой рекорд

Команда установила мировой рекорд для наиболее точной запутывающей вороти, когда-либо продемонстрированной без лазеров. Запутывающая ворота создают операцию над вторым из двух кубитов, которая зависит от состояния первого.

Статья, в которой описываются новые достижения в области квантовых вычислений, была опубликована в научном журнале Nature. Она озаглавлена «Высокоточные лазерно-свободные универсальные управления запертыми ионами кубитов».

“Например, если состояние кубита А равно 0, запутывающая ворота не делают ничего с кубитом Б, но если состояние кубита А равно 1, то ворота меняют состояние кубита Б с 0 на 1 или с 1 на 0”, – сказал он. “Название происходит от того, что это может создать квантово-механическое свойство, называемое ‘запутыванием’, между кубитами.”

«Лазерно-свободные» запутывающие ворота

По словам Сазерленда, квантовые компьютеры становятся проще в использовании и более экономичными, когда запутывающие ворота делаются «лазерно-свободными». По сравнению с десятками тысяч долларов, которые стоят лазеры, цена интегральной схемы намного ниже, и она выполняет те же действия.

“Методы лазерно-свободных ворот не имеют недостатков рассеяния фотонов, энергии, стоимости и калибровки, которые обычно связаны с использованием лазеров”, – сказал Сазерленд. “Этот альтернативный метод ворот соответствует точности лазеров, используя вместо этого микроволны, которые менее дорогие и проще в калибровке.”

Одним из многих революционных и перспективных применений квантовых компьютеров является их способность имитировать квантово-механические процессы самих себя. Это может быть что-то вроде химических реакций, и это может экспоненциально уменьшить количество экспериментальных проб и ошибок, необходимых для решения определенных проблем. Квантовые компьютеры могут решать некоторые из наиболее сложных задач вычислений, и они могут делать это намного быстрее, чем классические суперкомпьютеры.

“В широком смысле, цель моих исследований – увеличить человеческий контроль над квантовой механикой”, – сказал Сазерленд. “Давая людям власть над другой частью природы, они получают новый инструментарий. Неопределенно, что они в конечном итоге создадут с его помощью.”