Kvanttipisteisiä ja nemaattisia kubitteja

Chicago Quantum Exchange yhteistyökuvion voimin on toteutettu kvanttipistekubittien uudenlainen hallinta.

"Väitämme, että on todella toivoa luoda hyvin yhtenäinen joukko pisteitä, joita voidaan käyttää kubitteina," sanoo Mark Friesen, UW-Madisonin fysiikan tutkija

Kubitit voidaan rakentaa eri tavoin. Yksi tapa rakentaa kubitti on valmistaa piikiteen sisään muodostettu kvanttipiste elektroneille. Useimmat kubitit käyttävät spinen tiloja edustamaan 0:aa ja 1:tä. Mutta jos kubitissa on muunlaisia kvanttitiloja, joilla on samanlainen energia, ne voivat interferoida keskenään, mikä vaikeuttaa kubitin käyttöä.

Piin kvanttipisteissä tilat, jotka useimmiten kilpailevat laskennassa tarvittavien tilojen kanssa, ovat "laaksotiloja", jotka kuvaavat niiden sijaintia energiakaaviokuvassa.

Jotta kvanttipistekubitti olisi tehokas, pisteen laaksotiloja on ohjattava siten, että ne eivät häiritse kvantti-informaatiota kantavia spin-tiloja. Mutta laaksotilat ovat erittäin herkkiä; kvanttipisteet ovat tasaisella pinnalla ja jos kvanttipisteen alla on edes yksi ylimääräinen atomi, laaksotilojen energiat muuttuvat.

Tutkimuksen kirjoittajat sanovat, että tällaiset yhden atomin viat ovat melko "väistämättömiä", mutta nyt he löysivät tavan hallita laaksotiloja jopa vikojen esiintyessä. Manipuloimalla pisteen yli olevaa jännitettä tutkijat havaitsivat voivansa siirtää pistettä fyysisesti muutaman nanometrin verran, mitä kautta se muuttaa laaksotilojen energioita hallittavalla tavalla toteavat tutkijat.

MIT:n tutkijat ovat osoittaneet teoreettisesti, että nestekiteiden topologiset viat ovat matemaattisesti analogisia kvanttibittien kanssa.

Topologisia vikoja esiintyy nemaattisissa nestekiteissä, joissa kohdistus muuttuu.

Työssään tutkijat osoittivat, että voidaan vetää matemaattinen analogia nestekiteen topologisen vian käyttäytymisen ja yksittäisen kubitin käyttäytymisen välillä. Siksi on teoriassa mahdollista käsitellä näitä "n-bittejä" (nemaattisia bittejä), ikään kuin ne olisivat kubitteja - ja käyttää niitä kvanttilaskenta-algoritmien suorittamiseen, vaikka niiden käyttäytymistä ohjaava todellinen fysiikka voidaan selittää klassisesti.

Yleismaailmalliseen kvanttilaskentaan tarvitaan myös useiden kubittien portteja, joita tutkijoilla ei ole vielä esittää mutta siitä huolimatta he kertovat voivansa tehdä asioita, jotka ylittävät klassisen tietojenkäsittelyn.

Tutkijat jatkavat teoreettista työtään toivoen saavansa paremman käsityksen useiden kubittien ja useiden n-bittien välisestä matemaattisesta kartoituksesta varmistaakseen, kuinka lähellä analogia todella on.

Aiheesta aiemmin:

Paremman kvanttibitin rakentaminen

Kvanttitilat säilyivät yli viisi sekuntia