Fotonit ja valo-aine vuorovaikutukset kvanttitietotekniikan käyttöön

Ryhmä eteläkorealaisia tutkijoita on onnistuneesti kehittänyt integroidun kvanttipiirisirun, jossa käytetään fotoneja.

Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) ilmoitti kehittäneensä järjestelmän, joka pystyy ohjaamaan kahdeksaa fotonia fotonisella integroidulla piirillä. Tämän järjestelmän avulla he voivat tutkia erilaisiakvantti-ilmiöitä, kuten fotonien vuorovaikutuksesta johtuvaa moniosaista lomittumista.

Tutkijat osoittivat kuuden kubitin lomittumisen sirulla, joka on suunniteltu ohjaamaan 8-fotonisia kubitteja. Kuuden kubitin lomittuminen edustaa ennätyksellistä saavutusta kvanttitiloissa, jotka perustuvat piifotoniseen siruun.

Fotonisiin kubitteihin perustuvat kvanttipiirit ovat tällä hetkellä lupaavimpia teknologioita, joita tutkitaan aktiivisesti yleismaailmallisen kvanttitietokoneen rakentamiseksi. Useita fotonisia kubitteja voidaan integroida pieneen piisiruun, ja suuri määrä pieniä siruja voidaan yhdistää optisten kuitujen kautta muodostamaan laaja kubittiverkko, mikä mahdollistaa universaalin huonelämpöisen kvanttitietokoneen toteuttamisen, toteavat tutkijat.

Tutkimusyhteistyö RIKEN Quantum Computing Centerin, Nippon Telegraph and Telephone Corporationin (NTT) ja Fixstars Amplify -yhtiön välillä on kehittänyt ensimmäisen yleiskäyttöisen optisen kvanttilaskennan alustan.

Järjestelmä on analoginen, mittauksiin indusoitu kvanttitietokone, joka on suunniteltu suorittamaan jatkuvasti muuttuvia kvanttioperaatioita tehokkaasti ja mittakaavassa, mikä tekee siitä ainutlaatuisen työkalun kvanttilaskentasovellusten kehittämiseen eri sektoreilla. Pääsy alustalle on tällä hetkellä saatavilla pilvijärjestelmän kautta.

Tämä alusta käyttää puristettua valoa ja aikajakoista multipleksointia luodakseen suuren mittakaavan kvanttilomittumisen, joka on ydinresurssi monimutkaisten laskelmien suorittamiseen.

DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology) professori Jaedong Leen johtama tutkimusryhmä on puolestaan käyttänyt valon ja aineen vuorovaikutusta paljastaakseen uuden kvanttitilan.

Kyseessä on uraa uurtava mekanismi kvantti-informaation poimimiseen ja hallitsemiseen eksitoni- ja Floquet-tilojen avulla.

Toisin kuin perinteisissä kolmiulotteisissa kiinteissä aineissa, joissa kvanttikoherenssia on haastavaa ylläpitää lämpövaikutusten vuoksi, kaksiulotteisissa puolijohteissa on eksitonien ja johtavuuskaistojen energiatasot, jotka säilyvät toisistaan erottuvina, jolloin koherenssi säilyy pitkiä aikoja.

Silti tähän asti elektronien koherenssin ja dekoherenssin mekanismit eksitonien muodostumisen aikana on ymmärretty huonosti.

Professori Leen työryhmä vahvisti teoreettisilla laskelmilla, että eksitonin muodostuminen osuu yhteen Floquet-tilan luomisen kanssa, mikä tuottaa uuden yhdistetyn kvanttitilan. Lisäksi he tunnistivat mekanismin, jolla kvanttilomittuminen tapahtuu tässä tilassa, ja ehdottivat reaaliaikaista menetelmää kvanttitietojen poimimiseksi, avaamiseksi ja hallitsemiseksi.

Erityisesti uuden menetelmän odotetaan vievän eteenpäin kvanttitietotekniikan tutkimusta kaksiulotteisissa puolijohteissa.

Aiheista aiemmin:

Tiedemiehet avaavat oven "kvanttivalon" manipulointiin

Kvanttisimulointia analogisesti ja koneoppimisella

Valon ja aineen vuorovaikutuksia kaksiulotteisissa