Các nhà nghiên cứu thiết lập kỷ lục thế giới về đổi mới trong tính toán lượng tử

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas tại San Antonio (UTSA) đã thiết lập kỷ lục thế giới về đổi mới trong tính toán lượng tử. R. Tyler Sutherland, một giáo sư trợ lý tại Khoa Khoa học Bộ môn Vật lý và Thiên văn học và Khoa Kỹ thuật và Thiết kế Tích hợp Bộ môn Kỹ thuật Điện, đã phát triển một lý thuyết mới cho thí nghiệm thiết lập kỷ lục.

Sutherland có kinh nghiệm nghiên cứu trong lĩnh vực quang học lượng tử, và ông đã nhận bằng Tiến sĩ tại Đại học Purdue. Sau đó, ông đã đi đến Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore để thực hiện nghiên cứu sau tiến sĩ, và công việc của ông bao gồm các ứng dụng thực nghiệm cho máy tính lượng tử.

Kỷ lục thế giới

Đội ngũ đã thiết lập kỷ lục thế giới về cổng ghép lượng tử chính xác nhất từng được chứng minh mà không cần laser. Một cổng ghép tạo ra một hoạt động trên qubit thứ hai được điều kiện dựa trên trạng thái của qubit đầu tiên.

Bài báo chi tiết về thành tựu tính toán lượng tử mới được công bố trên tạp chí khoa học Nature. Nó có tiêu đề “Kiểm soát phổ quát laser miễn phí cao độ chính xác của qubit bị bắt.”

“Ví dụ, nếu trạng thái của qubit A là 0, cổng ghép không làm gì với qubit B, nhưng nếu trạng thái của qubit A là 1, thì cổng sẽ lật trạng thái của qubit B từ 0 đến 1 hoặc từ 1 đến 0,” ông nói. “Tên của nó đến từ thực tế là nó có thể tạo ra một thuộc tính cơ học lượng tử gọi là ‘ghép’ giữa các qubit.”

Cổng ghép “miễn phí laser”

Theo Sutherland, máy tính lượng tử trở nên dễ sử dụng và tiết kiệm chi phí hơn khi cổng ghép được làm “miễn phí laser”. So với tens của thousands đô la cho một laser, giá của một mạch tích hợp là thấp hơn nhiều, và nó thực hiện các hành động tương tự.

“Phương pháp cổng miễn phí laser không có những hạn chế của tán xạ photon, năng lượng, chi phí và hiệu chuẩn thường liên quan đến việc sử dụng laser,” Sutherland nói. “Phương pháp cổng thay thế này khớp với độ chính xác của laser bằng cách sử dụng sóng vi ba, chúng ít tốn kém và dễ hiệu chuẩn hơn.”

Trong số nhiều ứng dụng cách mạng và đầy hứa hẹn của máy tính lượng tử, một trong những ứng dụng lớn nhất là khả năng mô phỏng các quá trình cơ học lượng tử. Điều này có thể là một phản ứng hóa học, và nó có thể giảm thiểu đáng kể thử nghiệm và sai sót cần thiết để giải quyết một số vấn đề. Máy tính lượng tử có thể giải quyết một số vấn đề tính toán phức tạp nhất, và chúng có thể làm như vậy nhanh hơn nhiều so với siêu máy tính cổ điển.

“Nói một cách rộng泛, mục tiêu của nghiên cứu của tôi là tăng cường kiểm soát của con người đối với cơ học lượng tử,” Sutherland nói. “Việc trao cho mọi người quyền lực đối với một phần khác của tự nhiên trao cho họ một công cụ mới. Điều mà họ sẽ xây dựng với nó là không chắc chắn.”