Tinapohjaisten kubittien signaalit selkenevät

Kubitit ovat kvantti-informaation perustavanlaatuisia kantajia, ja tutkijat ympäri maailmaa suunnittelevat atomeja luomaan luotettavia, pitkäikäisiä kubitteja kvanttidatan käsittelyä varten.

Argonne tutkimuslaitoksen ja Stanfordin yliopiston tiimi on saavuttanut virstanpylvään timantin tina-vakanssi keskuksena tunnetulla kubitilla: korvaa kaksi timantin hiiliatomia yhdellä tina-atomilla ja voila! Tinavakanssi kubitti on syntynyt.

Mutta ei se tietenkään ole niin yksinkertaista.

"Ennen työskentelyä tämän projektin parissa tinakubitin spinin mittaaminen oli kuin yrittäisi poimia äärimmäisen heikkoa valosignaalia selvittääkseen, onko kubitin spin ylös vai alas", toteaa Eric. Rosenthal, Stanfordin yliopiston tohtoritutkija.

Mutta Stanfordin ryhmä on nyt kääntänyt asiat toisinpäin.

Ryhmä tehosti onnistuneesti tinavakanssin kubitin signaalia lukemalla sen pyörimistilan vaikuttavalla 87 %:n tarkkuudella. Tyypilliset tinavakanssimittaukset vaativat satojen lukemien keskiarvon. Mutta Stanford-ryhmä pystyi lukemaan kubitin spintilan yhdellä luennalla.

Tutkimusta johti professori Jelena Vuckovic ja sitä tuki Q-NEXT, DOE:n kansallinen kvantti-informaatiotieteen tutkimuskeskus, jota johtaa Argonne.

Ryhmän edistysaskeleet antavat tiedemiehille mahdollisuuden hyödyntää täysimääräisesti tinavakanssin kubittia, jolla on pitkä käyttöikä ja joka voi toimia korkeammissa lämpötiloissa, mikä auttaa vähentämään jäähdytyskustannuksia.

Se on myös lupaava kubitti tulevaisuuden kvantti-internetille – potentiaaliselle viestintäverkolle, joka välittää tietoa kvanttiperiaatteiden kautta. Kvantti-internet vaatii kubitin spinin tiukkaa hallintaa, suurta luottamusta spin-tilaan ja yhteensopivuutta nykyisen viestintäinfrastruktuurin kanssa.

"Kaikissa näissä näkökohdissa tina-vakanssi näyttää erittäin lupaavalta kvantti-internetin nousevana järjestelmänä", sanoi Stanfordin tohtoritutkija Souvik Biswas.

Ryhmän menestys oli seuraus perusteellisista tutkimuksia siitä, miten tinavakanssit leikkivät sähkömagneettisen ympäristönsä kanssa. Säätämällä asiaankuuluvia fysiikan nuppeja he ratkaisivat tinavakanssin metaforisen hämäräongelman ja lisäsivät kubittisignaalin kirkkautta. Tärkein nuppi oli kubitin ympärillä olevan magneettikentän viritys.

Stanfordin tutkijat huomauttavat, että optimoimalla timanttirakennetta edelleen valon keräämistä varten tiedeyhteisö voisi vielä parantaa kubitin jo vaikuttavaa suorituskykyä.

"Emme pysty vain mittaamaan, onko tinavakanssikubitti ylös vai alas, vaan voimme myös hallita, onko se ylös vai alas tai jossain välissä", Rosenthal sanoi." Toivon, että tekniikkamme ovat hyödyllisiä koko yhteisölle."

Aiheesta aiemmin: