Insinöörit osoittavat kvanttiedun

04.06.2021

Arizona-kvanttietua-antureilla-ja-lajittelulla-300.jpgArizonan yliopiston teknisten tieteiden tutkijat osoittavat kokeellisesti, kuinka kvanttiresurssit eivät ole vain unelmia kaukaista tulevaisuutta varten vaan ne voivat parantaa nykypäivän tekniikkaa.

Kvanttilaskennalla ja kvanttitunnistuksella on potentiaalia olla huomattavasti tehokkaampi kuin klassinen vastineensa.

Vaikka kvanttiteknologian kauaskantoisista vaikutuksista on laajasti levinneitä teorioita, hyvin harvat tutkijat ovat pystyneet osoittamaan nyt saatavilla olevaa NISQ-tekniikkaa käyttäen, että kvanttimenetelmillä on etua verrattuna klassisiin vastaaviin.

Arizonan yliopiston tutkijat ovat kokeellisesti osoittaneet, että kvanttisuudella on etulyöntiasema klassisen järjestelmiin verrattuna.

"Kvanttiedun osoittaminen on kauan tavoiteltu tavoite alalla ja hyvin harvat kokeilut ovat onnistuneet osoittamaan sen", kertoo apulaisprofessori Zheshen Zhang. "Pyrimme osoittamaan, kuinka voimme käyttää jo olemassa olevaa kvanttiteknologiaa hyödyntämään reaalimaailman sovelluksia."

Tutkimusartikkelissa kuvattu kokeilu käytti yhdistelmää sekä klassisesta että kvanttitekniikasta. Teknisesti siinä käytettiin kolmea anturia luokittelemaan radiotaajuisten signaalien keskimääräistä amplitudia ja kulmaa.

Anturit varustettiin kvanttiresurssilla eli lomittumisella, mikä antaa niille mahdollisuuden jakaa informaatiota keskenään ja tarjoaa kaksi pääetua: Ensinnäkin se parantaa antureiden herkkyyttä ja vähentää virheitä. Toiseksi, koska anturit ovat lomittuneet, ne arvioivat globaaleja ominaisuuksia eivätkä kerää dataa vain järjestelmän tietyistä osista. Tästä on hyötyä sovelluksissa, jotka tarvitsevat vain binäärivasteen; esimerkiksi lääketieteellisessä kuvantamisessa tutkijoiden ei tarvitse tietää kutakin yksittäistä solua kudosnäytteessä, joissa ei ole syöpää - vaan onko siellä yksi syöpäsolu. Sama käsite koskee vaarallisten kemikaalien havaitsemista juomavedestä.

Koe osoitti, että anturien varustaminen kvanttipitoisuudella antoi niille edun klassisiin antureihin verrattuna, mikä pienensi virheiden todennäköisyyttä pienellä mutta kriittisellä marginaalilla.

"Tämä ajatus lomittumisen käytöstä sensoreiden parantamiseksi ei rajoitu tietyntyyppisiin antureihin, joten sitä voidaan käyttää useissa erilaisissa sovelluksissa, kunhan käytettävissä on laitteita anturien lomittamiseksi", kertoi tutkimuksen toinen tekijä Quntao Zhuang. "Teoriassa voisit harkita esimerkiksi itseohjautuvien autojen sovelluksia, kuten lidar (Light Detection and Ranging)."

"Monet algoritmit ottavat huomioon tietokoneeseen tallennettua dataa ja muuntavat sen sitten kvanttijärjestelmään, mikä vie aikaa ja vaivaa", Zhuang sanoo. "Järjestelmämme toimii eri ongelman suhteen arvioimalla reaaliajassa tapahtuvia fyysisiä prosesseja."

Tutkijatiimi on innoissaan työnsä tulevista sovelluksista kvanttitunnistuksen ja kvanttilaskennan risteyksessä. He jopa kuvittelevat jonain päivänä integroivan koko kokeellisen kokoonpanonsa sirulle, joka voitaisiin kastaa biomateriaaliin tai vesinäytteeseen sairauden tai haitallisten kemikaalien tunnistamiseksi.

"Mielestämme se on uusi paradigma sekä kvanttilaskennalle, kvanttikoneoppimiselle että kvanttiantureille, koska se todella luo sillan yhdistää kaikki nämä eri alueet", Zhang sanoo yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheista aiemmin:

Yksittäisten fotonien ilmaisu luo kvanttietua

Kvanttietu osoitettu huoneenlämmössä

Kvanttianturi kattaa koko radiotaajuusspektrin

Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa

03.12.2021Kotimaista kvanttitietotekniikkaa
02.12.2021Dynaamisesti ohjelmoitava transistori
01.12.2021Yksinkertaisempi suunnitelma kvanttitietokoneille
30.11.2021Näkyvän valon modulointi sirutasolle
29.11.2021Fyysistä salaustekniikkaa nopeille langattomille
27.11.2021Kvanttipisteledi taipuu kuin paperi
26.11.2021Ultranopea akkujen lataus uudella anodimateriaalilla
25.11.2021Nanoantenni avittaa kvanttiviestintää
24.11.2021Vihreää vetyä edullisemmin
23.11.2021Astrosyytit tekoälyn tehostajiksi
22.11.2021Nanoresonaattoreita 3D-tulostuksella
20.11.2021Solut laskevat ja peptideistä antureita
19.11.2021Topologialla kohti terahertsitaajuuksia
18.11.2021Suprajohtavia johteita ja koneita
17.11.2021Kohti tehokkaampaa kvanttilaskentaa
16.11.2021Perovskiitista on moneksi
15.11.2021Yliääniä ja suprajohtavuutta grafeenissa
13.11.2021Energian varastointi kasvien elektronisiin juuriin
12.11.2021Uutta väriä ledeihin
11.11.2021Fotonioperaatiot sopivat yhä paremmin sirulle
10.11.2021Kohti hologarfista videokonferenssia
09.11.2021Spin-kubitin hallintaa
08.11.2021Tekoälyä tehokkaammin
06.11.2021Navigointia ilman GPS:ää
05.11.2021Grafeenia doupaten
04.11.2021Valon hallintaa mustalla fosforilla
03.11.2021Yleiskäyttöinen nopea virheenkorjaus
02.11.2021Sellulla ja kuparilla parempia ja turvallisempia akkuja
01.11.2021Kohinan leikkausta ja hybridikäyttöä kvanttilaskennalle
30.10.2021Anturi SARS-CoV-2-proteiineille
29.10.2021Parveilevaa ja loikkivaa robottitekniikkaa
28.10.2021Räjähtävää sähkövoimaa
27.10.2021Nanomittakaavan 3D-rakenteita
26.10.2021Germaniumia kvanttielektroniikkaan
25.10.2021Jäähdyttää radioaaltoja kvanttitilaan
22.10.2021Fotoniikkaa topologisesti
21.10.2021Metamateriaali ohjaa valon korrelaatioita
20.10.2021Elektronien tanssia, lomittumista ja jäätiköitä
19.10.2021Molekyyli kerrallaan
18.10.2021Sähköisesti ohjattua magnetismia
15.10.2021Topologinen fotoni-fononi -läpimurto
14.10.2021Valolla hallittavia meta-ajoneuvoja
12.10.2021Lennokkiantennit EMF-ongelmien ratkaisijana
11.10.2021Tuulen lennättämä mikrosiruanturi
08.10.2021Katalyyttejä yhdellä atomilla ja ferrosähköllä
07.10.2021Ihmiseen integroitavia elektroniikan polymeerejä
06.10.2021Twist, twist, twist
05.10.2021Laskentaa ilman digitaaliprosessoria
04.10.2021Superioninen johde ja muita akku-uutisia
01.10.2021Lämmönhallintaa nanoelektroniikalle
30.09.2021Vuotaa ja ei vuoda
29.09.2021Kohti ihon kaltaista elektroniikkaa
28.09.2021Uusia ja ikivanhoja ideoita mikrolasereille
27.09.2021Uusia optisen tiedonsiirron ratkaisuja
24.09.2021Hehkuvien kasvien seuraava sukupolvi
23.09.2021Mikroaaltojen fotoneja kvanttitietokoneisiin
22.09.2021Osittaisdifferentaaleja ja Hamiltoneita ratkaisemaan
21.09.2021Etsausta spintroniikalle ja laaksotroniikalle
20.09.2021Huonelämpötilainen spintransistori
17.09.2021Kiertymiä ja laaksoja
16.09.2021Vihreää polttoainetuottoa kehittäen
15.09.2021Topologiaa ja magneettisuutta
14.09.2021Kvanttianturit ohenevat
13.09.2021Nanokamera seuraa kemiallisia reaktioita
10.09.2021Komplementaarista galliumnitridielektroniikkaa
08.09.2021Käytännöllisiä lämpösähkömateriaaleja
06.09.2021Ionit vauhdikkaina erittäin ohuissa savissa
03.09.2021Akun anodi ja katodi osana kotelointia
01.09.2021Nanomaailman kvanttiominaisuuksia
30.08.2021Perovskiitillä vihreämpiä transistoreita
27.08.2021Ferrosähköistä energian tuottoa
25.08.2021Kvanttiturvallinen viestintä ilman avainten jakelua
23.08.2021Alumiini kiinnostaa energia-alaa
20.08.2021Kvanttipalapelin puuttuvia paloja
18.08.2021Muistitekniikalle uusia ja vanhoja konsteja
16.08.2021Nanoteknistä pienenergian keruuta
13.08.2021Ennätysohuet magneetit hallintaan
11.08.2021Portti auki seuraavan sukupolven tietojenkäsittelylle
09.08.2021Epätavallinen suprajohde kvanttilaskennan alustaksi?
05.08.2021Aurinkokennoja siemenistä kasvattaen
04.08.2021Grafeenikamera kuvaa sydämen sähköistä toimintaa
02.08.2021Laser ja mikrokampa samalle sirulle
30.07.2021Australialaistutkijat kehittivät kvanttimikroskoopin
29.07.2021Fotonit ja magnonit kaveraavat
19.07.2021Kvanttiaskel lämpökytkimelle
08.07.2021Lämpöaaltoja puolijohdemateriaalissa
25.06.2021Kvanttipisteet voivat "puhua" keskenään
24.06.2021Metamateriaaleja tulostustekniikalla
23.06.2021Kohti topologisia suprajohteita
22.06.2021Uusia ominaisuuksia moiré-superhiloissa
21.06.2021Valoa ja elektroneja antiferromagneeteille
17.06.2021Uusia materiaalimuotoja elektroniikalle
16.06.2021Kvanttiviestintää helposti ja pitkille matkoille
15.06.2021Elektronisia järjestelmiä nanovihreästä materiaalista
14.06.2021Atominen katse litiumakkuihin
12.06.2021Kubitteja hiilinanoputkista
11.06.2021RAM:ina ja ROM:ina toimivia sirukomponentteja
10.06.2021Kuinka revontulet syntyvät?
09.06.2021Radiotaajuisen signaalin prosessointi akustiseksi
08.06.2021Magnetosähköä ja magnetostriktiota

Näytä lisää »