Forskare sätter världsrekord för innovation inom kvantberäkning

Ett team av forskare vid University of Texas at San Antonio (UTSA) har satt ett världsrekord för innovation inom kvantberäkning. R. Tyler Sutherland, biträdande professor vid institutionen för fysik och astronomi och institutionen för elektroteknik, utvecklade en ny teori för det rekordbrytande experimentet.

Sutherland har erfarenhet av kvantoptik och avlade sin doktorsexamen vid Purdue University. Han gick sedan till Lawrence Livermore National Laboratory för sin postdoc, och hans arbete inkluderade experimentella tillämpningar för kvantdatorer.

Världsrekordet

Teamet satte världsrekord för den mest exakta entanglingsporten som någonsin demonstrerats utan laser. En entanglingsport skapar en operation på den andra av två qubit som är beroende av tillståndet för den första.

Den vetenskapliga artikeln som beskriver den nya kvantberäkningsprestationen publicerades i den vetenskapliga tidskriften Nature. Den heter ”High-fidelity laser-free universal control of trapped-ion qubits.”

“Till exempel, om tillståndet för qubit A är 0, så gör en entanglingsport ingenting med qubit B, men om tillståndet för qubit A är 1, så vänder porten tillståndet för qubit B från 0 till 1 eller 1 till 0”, sa han. “Namnet kommer från det faktum att detta kan generera en kvantmekanisk egenskap som kallas ‘entanglement’ mellan qubiterna.”

”Laser-fria” Entanglingsportar

Enligt Sutherland blir kvantdatorer lättare att använda och mer kostnadseffektiva när entanglingsportarna görs “laser-fria”. Jämfört med de tiotusentals dollar som det kostar för en laser, är priset för en integrerad krets mycket lägre, och den utför samma åtgärder.

“Laser-fria portmetoder har inte de nackdelar som fotonutspridning, energi, kostnad och kalibrering som vanligtvis är förknippade med användning av laser”, sa Sutherland. “Denna alternativa portmetod matchar laserens noggrannhet genom att istället använda mikrovågor, som är mindre dyra och lättare att kalibrera.”

Bland de många revolutionerande och lovande tillämpningarna av kvantdatorer är en av de största deras förmåga att simulera kvantmekaniska processer själva. Detta kan vara något som kemiska reaktioner, och det kan exponentiellt minska den experimentella trial and error som behövs för att lösa vissa problem. Kvantdatorer kan lösa några av datormaskinens mest komplexa problem, och de kan göra det mycket snabbare än klassiska superdatorer.

“I allmänhet är målet med min forskning att öka den mänskliga kontrollen över kvantmekanik”, sa Sutherland. “Att ge människor makt över en annan del av naturen ger dem ett nytt verktyg. Vad de kommer att bygga med det är osäkert.”