Tarkempaa kubittien mittausta

Syracusen yliopiston tutkijat yhdessä Wiscons-Madisonin yliopiston (UW) tutkijoiden kanssa ovat kehittäneet uuden tekniikan kubitin mittaamiseksi kvanttitietokoneessa.

Se, että rakennetaan kvanttitietokone, joka on tarpeeksi tehokas, vaatii ainakin useita satoja kubitteja todennäköisesti paljon enemmän, toteaa Syracusen fyysikko Britton Plourde.

Nykyinen huipputason lähestymistapa kubittien mittaukseen sisältää pienikohinaisia kryogeenisia vahvistimia ja merkittäviä määriä huonelämpöisiä mikroaaltolaitteita ja -elektroniikkaa, jotka kaikki ovat vaikeita skaalata huomattavasti suurempia kubittiryhmiä varten.

Uusi lähestymistapa poistaa kryogeenisen vahvistimen tarpeen ja se voi vähentää myös huonelämpötilaisen laitteiston määrää.

Plourde toteaa, että Syracusen ja UW-Madisonin kehittämä tekniikka voisi lopulta mahdollistaa skaalauksen kvanttiprosessoreille, joissa on miljoonia kubitteja.

Tutkijoiden mittaustapa perustuu mikroaaltofotonien laskuriin, mikä yksinkertaistaa mittaustapaa. Lisäksi fotonilaskurin sisäistä vaimennusta käytetään purkamaan mittausprosessista vapautunut energia, mikä mahdollistaa toistuvat korkeatasoiset kvanttitasoa rikkomattomat mittaukset.

Järjestelmämme tarjoaa pääsyn kvanttimittauksen klassiseen lopputulokseen millikelvinen tilassa ja voisi muodostaa perustan skaalautuvalle kvanttisesta klassiselle rajapinnalle.

Kvanttitietotekniikan soveltamat kvanttimekaaniset ominaisuudet ovat erittäin herkkiä ja yleensä ne katoavat nopeasti ns. dekoherenssin ja kvanttikohinan myötä. Tällöin kubitin kantama informaatio vuotaa ympäristöön ja häviää kokonaan.

Ensimmäisen kerran Turun yliopiston Centre for Quantum Physics ja University of Science and Technology of Chinan kvanttifysiikan tutkimusryhmät ovat osoittaneet teoreettisesti ja kokeellisesti, miten kubitista ympäristöön virtaavaa informaatiota voidaan hallita. Ryhmät osoittivat myös, että kvantti-informaation katoaminen voidaan jopa estää joissakin tapauksissa.

Tutkijoiden mukaan tulokset ovat merkittäviä perustutkimukselle ja kvanttiteknologian kehittämiselle. Tutkimuksessa käytettyjä yksittäisiä fotoneja voidaan nyt myös käyttää simuloimaan useiden muiden kvanttimekaanisten järjestelmien käyttäytymistä.

Aiheesta aiemmin:

Aalto-yliopiston kvanttitutkijat ahkerina

Lisää ikää kubiteille