Kvanttikoneita yhdistellen

(25.9.2018) Yalen yliopiston tutkijat ovat osoittaneet yhden keskeisistä vaiheista rakentaa modulaarisen kvantti-tietokoneiden arkkitehtuuri: kvanttiportin "teleporttauksen" kahden kubitin välille.

Kvanttiteleportaatiota on aikaisemmin käytetty tuntemattomien kvanttitilojen välittämiseen kahden osapuolen välillä ilman, että itse tila lähetetään fyysisesti. 1990-luvulla kehitetyn teoreettisen protokollan avulla Yale-tutkijat kokeilivat kvanttioperaatiota tai "porttia" luottamatta minkäänlaiseen suoraan vuorovaikutukseen.

Tällaiset portit ovat välttämättömiä kvanttilaskennalle, joka perustuu erillisten kvanttijärjestelmien verkkoihin - arkkitehtuuri, josta monet tutkijat sanovat pystyttävän kompensoimaan kvanttilaskentaprosessoreihin sisältyvät luontaiset virheet.

Kvanttimodulaarisen arkkitehtuurin moduulit toimivat pieninä kvanttiprosessoreina, jotka on liitetty suurempaan verkkoon. Kun moduulit ovat eristetty toisistaan se vähentää suuremman järjestelmän ei-toivottuja vuorovaikutuksia. Kuitenkin erillisyys tekee moduulien välisistä operaatioista haasteita. Teleportatut portit ovat tapa toteuttaa moduulien välisiä toimintoja.

"Työmme on ensimmäinen teoreettisen protokollan demonstraatio, jossa klassinen viestintä tapahtuu reaaliaikaisesti, jolloin voimme toteuttaa "deterministisen" operaation, joka suorittaa halutun toiminnon joka kerta", toteavat tutkijat.

Kvanttilaskelmat tehdään herkkien kubittien avulla, jotka ovat alttiita virheille. Kokeellisissa kvanttisysteemeissä "loogisia" kubitteja valvotaan "apukubiteilla" virheiden havaitsemiseksi ja korjaamiseksi välittömästi.

"Kokeilumme on myös ensimmäinen demonstrointi kahden kubitin operaatiosta loogisten kubittien välillä. Se on virstanpylväs kohti kvantti-informaation käsittelyä käyttäen virhe-korjattavissa olevia kubitteja," toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Australian National Universityn (ANU) tutkijoiden johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on puolestaan keksinyt kameralinssin, joka voi johtaa laitteeseen, jolla liittää aikanaan kvantti-tietokoneita optiseen kuituverkkoon.

Linssi on valmistettu piikalvosta. Sen miljoonat nanorakenteet muodostavat kameralinssin metapinnan, joka mahdollistaa kvanttivaloon koodatun informaation tehokkaan lähetyksen ja ilmaisun.

Technion-Israel Institute of Technologyn tutkijat ovat myös käyttäneet dielektristä metapintatekniikkaa, jonka avulle he puolestaan generoivat yksittäisten fotonien spinin ja orbitaalisen kulmamomentin lomittumisen.

Näin tutkijat ovat osoittaneet metamateriaalien käytön mahdollistavan generoida ja manipuloida lomittumista - mikä on kvantti-informaatiojärjestelmän keskeisin piirre.

Tavoitteena kvanttitietokone

Uusin kirjani esittelee kvanttitietokoneen toimintaa yleisellä tasolla ja käsittelee aiheen tiedemaailman tämänhetkisiä saavutuksia.

Esiin tulee myös futuristisimman tavoitteen ja tämän hetken saavutusten syvä kuilu. Toisaalta kvanttitietotekniikka on jo toteutumassa tietyillä rajallisilla resursseilla ja tavoitteilla. Ja onko alalla kilpailevia tekniikoita.

Tutkijapiireissä kvanttitietokoneen tuloon uskotaan aika vahvasti. Osittain voidaan sanoa että se on jo todellisuutta mutta onko se saavutettavissa tasolle jolle sitä eniten hehkutettiin.

Kirja on saatavissa nyt myös englannin kielisenä Aiming for Quantum Computer –versiona.

Kirjat ja niiden e-kirjaversiot on hankittavissa kustantajan Books on Demand kirjakauppaosiosta ja erilaisista nettikirjakaupoista.

Tutustu kirjan sisällysluetteloon.


Aiemmat uutiset

Edullisempaa lämpösähköä? (24.09.2018)
Tokion yliopiston fyysikot ovat löytäneet uuden tavan tuottaa sähköä erikoismateriaaleissa, joita kutsutaan Weyl-magneeteiksi. Menetelmässä hyödynnetään lämpötiagradientteja..

Yksittäisiä ja identtisiä fotoneja (21.09.2018)
Yksittäisien fotonien lähteet ovat keskeisiä komponentteja integroidun fotonikvanttiteknologian kannalta. Puolijohteiset kvanttipisteet olisivat lähes ihanteellisia..

Edullinen ultraäänilaite (20.09.2018)
British Columbian (UBC) yliopistossa työskentelevät insinöörit ovat kehittäneet uuden ultraäänimuunnoksen tai koettimen, joka voisi huomattavasti pienentää ultraäänilaitteiden..