Uusi temppu tuo vakautta kvanttioperaatioihin

23.04.2026

ETH-Uusi-temppu-tuo-vakautta-kvanttioperaatioihin-300-t.jpgKvanttitietokoneiden rakentamiseen tarvittavia kubitteja on erilaisia. Viime vuosina monet tutkimuslaitokset ja yritykset ovat keskittyneet suprajohtaviin piireihin ja loukkuun jääviin ioneihin.

Laservalolla loukkuun jääneillä neutraaleilla atomeilla on kuitenkin paljon etuja: koska niillä ei ole sähkövarausta, ne ovat vähemmän herkkiä häiriöille. Lisäksi laservalolla loukkuun jääminen helpottaa useiden tuhansien kubittien toteuttamista yhdessä järjestelmässä – suprajohteilla tai ioneilla se on paljon vaikeampaa.

Neutraaleilla atomeilla on myös omat ongelmansa mutta ETH Zürichin tutkijaryhmä professori Tilman Esslingerin johdolla on onnistunut toteuttamaan swap-portin eli kvanttivaihdon erittäin laadukkaasti käyttämällä vain geometrista vaihetta.

Tämä geometrinen vaihe aiheuttaa hiukkasten tilan vaihtumisen niiden kulkeman reitin mukaan, eikä ulkoisten häiriöiden vuoksi. Juuri tämä tekee järjestelmästä erittäin kestävän kokeellista kohinaa vastaan.

Lisäksi tutkijat pystyivät osoittamaan, että porttia voidaan soveltaa useisiin tuhansiin kubitteihin samanaikaisesti. Tulokset tasoittavat tietä tulevaisuuden kehitykselle kvanttitietokoneissa, joissa käytetään neutraaleja atomeja.

Vaihto eli swap-portti vaihtaa kahden kubitin kvanttitilat. Vaihtoportit ovat tärkeitä kvantti-informaation reitittelyille suuressa kvanttitietokoneessa.

”Muutama vuosi sitten tutkijat onnistuivat toteuttamaan tällaisia portteja käyttämällä neutraaleja atomeja niiden alhaisimmassa energiatilassa, tosin hyödyntäen tunneloinnin ja törmäysten aiheuttamia dynaamisia vaiheita”, sanoo postdoc Yann Kiefer.

Geometriset vaiheet ovat sitä vastoin abstraktimpia. Ne syntyvät esimerkiksi, kun elektronin spinin suunta muuttuu. Kun spiniä kierretään 360 astetta, se osoittaa lopulta samaan suuntaan, mutta sen aaltofunktion vaihe eroaa nyt 180 astetta.

Tällä tavalla Esslinger ja hänen tiiminsä onnistuivat nyt toteuttamaan vaihtoportin. Ensin he ansoittivat erittäin kylmiä kaliumatomeja optisiin hiloihin. Lasersäteillä taituroiden he pystyivät nyt tuomaan atomipareja, joiden spin-tilat toimivat kubitteina, niin lähelle toisiaan, että niiden aaltofunktiot osuivat päällekkäin avaruudellisesti.

Koska käytetyt kaliumatomit olivat fermioneja, jotka kvanttimekaniikan lakien mukaan eivät saa olla täsmälleen samassa kvanttitilassa, manipulointi johti geometriseen vaiheeseen. ”Toisin kuin dynaamisissa vaiheissa, tämä geometrinen vaihe on pitkälti riippumaton atomien käsittelynopeudesta tai laserin intensiteetin vaihtelusta prosessin aikana”, selittää Konrad Viebahn. Tulos: erittäin vankka vaihtoportti, joka vaihtaa kahden kubitin tilat alle millisekunnissa 99,91 prosentin tarkkuudella – samanaikaisesti 17 000 kubittiparille!

Tutkijoiden näkemyksen mukaan työ esittelee uuden kvanttilogiikan mallin, joka muuttaa perussymmetriat, mukaan lukien kvanttitilastot, tehokkaaksi resurssiksi vikasietoiseen laskentaan.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttiportteja, hyperlomittumista ja kvanttisuodatin

Tutkijat tekevät harppauksen kvanttilaskentaan

18.05.2026Lasermittaus elävien solujen voimista ja kuvia aivoista
16.05.2026Veden rajapinnassa on kierre
15.05.2026Mustaa fosforia tulevaisuuden alkalimetalli-ioniakkuihin
15.05.2026Nano-tinavälikerros kiinteän olomuodon akuille
15.05.2026Akkututkimuksia atomitasolla
15.05.2026Kuinka kvanttitilat voivat suojautua
14.05.2026Uraauurtava tutkimus valon hallinnasta
14.05.2026Tutkijat ohjelmoivat materiaaleja vain pyörittämällä niitä
13.05.2026Tutkimus avaa ferrosähköisen muistin alumiininitridissä
13.05.2026Printatut hyppykivet rikkovat 2D-kontaktien rajoitukset
13.05.2026Kuinka parantaa kiraalisten puolijohteiden kykyä absorboida
12.05.2026Liikkuvia kubitteja yhdistellen
12.05.2026Tiimi ohjaa elektronin spiniä ballistisesti grafeenissa
12.05.2026Nanografeenit mahdollistavat monen spinin lomittumisen
12.05.2026Kestävä ei-vastavuoroinen kvanttisynkronointi
11.05.2026Magnonin käyttöikä sata kertaa pidemmäksi
11.05.2026Välitön taajuuden hyppy magneettisen värähtelyn avulla
09.05.2026Molekyylikytkennät akun ja vedyn reaktioiden takana
08.05.2026Aineen uudet muodot, jollaisia ei pitäisi olla olemassa
08.05.2026Vakaus nanomagnetismissa tuo nopeampaa datantallennusta
08.05.2026Unelmia mahdollisista kvanttitekstuurin kuvioista
07.05.2026Elektronisia muisteja, jotka varastoivat myös energiaa
07.05.2026Holografiatekniikka, jossa valosta tulee avain
07.05.2026Magneetti lähes ilman magneettikenttää
06.05.2026Kiraalisen suprajohtavuuden sormenjälki
06.05.2026Magneettikentät voivat "elvyttää" nikkelaattien suprajohtavuutta
06.05.2026Suprajohtavuus, jota ei pitäisi olla olemassa?
06.05.2026Älyanturi dekoodaa väsymyksen ja stressin kehon signaaleista
05.05.2026Makroskooppinen magneetti presessoi
05.05.2026DNA-molekyylitietokone yhdistää muistin ja laskennan
04.05.2026Aurinkokenno joka toimii kuutamolla ledin tavoin
04.05.2026Mekaaninen sininen ledi
04.05.2026Uusi kriittisen pisteen löytö vedestä
04.05.2026Moiré-kuvioita ferrosähköisyyden parissa
01.05.2026Nätisti taittuva näyttöteknologia
01.05.2026Valon nopeutta sirupiireihin
30.04.2026Kaksoisraon koe paljastaa uusia syvyyksiä
30.04.2026Tutkijat löysivät yllättävän uuden tavan hallita valoa
30.04.2026Magneettisuus vaihtuukin hitaammin
29.04.2026Hiilinanoputkikuidut haastavat kupari- ja alumiinikaapelit
29.04.2026Kiinteän olomuodon akkujen oikosulun ymmärtäminen
29.04.2026Ohut suojamateriaali yhdistää EMI- ja neutronisuojauksen
29.04.2026Uusi materiaali SOT-muisteille
28.04.2026Valoisampaa tietojenkäsittelyä
28.04.2026Ratsastusta kvanttiaalloilla
28.04.2026Uusi 3D-rakenne valjastaa eläviä aivosoluja laskentaan
27.04.2026Elektronikomponentteja yksittäisten molekyylien ketjuista
27.04.2026Luoda ultraäänellä valoa kehon sisällä
25.04.2026Syyllisenä elektronien spin
24.04.2026Monitoimisia kvanttiantureita
24.04.2026Timantin venyttäminen ja puristaminen
24.04.2026Prototyyppi lämpömuistista ja jänniteohjattu lämmönvirtaus
24.04.2026Kätevää termoelektristen materiaalien valmistusta
23.04.2026Jättiläissuperatomit ja kvanttilaskennan suurin ongelma
23.04.2026Uusi temppu tuo vakautta kvanttioperaatioihin
23.04.2026Kohina rajoittaa nykypäivän kvanttipiirejä
23.04.2026Skyrmion voisi vapauttaa supertietokoneiden muistia
22.04.2026Printtineuronit kommunikoivat elävien aivosolujen kanssa
22.04.2026Kun tekoäly kohtaa lihaksen
22.04.2026Valon spinin pyörittelyä
21.04.2026Mind the gap
21.04.2026Kaksipuolisuutta joustaville mikrosiruille
21.04.2026Pseudokapasitiivisen anodimateriaali superkondensaattoreille
20.04.2026Uusi elektrolyytti antaa ionien virrata
20.04.2026Natrium- ja sinkkiakkujen kehitystöitä
20.04.2026Memristoreita hafniumoksidista
18.04.2026Impressionistiset merietanat
17.04.2026Hyödyntää kvanttinopeuden parannuksia
17.04.2026Multipleksoitu QKD-protokolla
17.04.2026Aikajakoista multipleksausta kubiteille
17.04.2026Kuinka saada pii loistamaan valoa tehokkaasti
17.04.2026Atomivääristymät paljastavat uusia vihjeitä suprajohtavuudesta
16.04.2026Kaoottinen suunnittelu luo seuraavan sukupolven optiset laitteet
16.04.2026Pieni mikroaaltofotonien ilmaisin voisi edistää kvanttiteknologiaa
15.04.2026Täydellisen symmetriset 2D-perovskiitit tehostavat energian kuljetusta
15.04.2026Materiaali voi tehdä siirtymän kvanttitilojen välillä
14.04.2026Mekaaniset syötteet tehostavat timanttikvanttianturien tiloja
14.04.2026Fotoniikan keksintö vangitsee valon sirulle miljooniksi kierroksiksi
14.04.2026Polttokennojen esteiden murtaminen
13.04.2026Pyörimisen kvanttitila kahdessa ulottuvuudessa
13.04.2026Uusi kvanttimateriaaliperhe yhdistää topologian ja korrelaatiot
11.04.2026Grafeenianturi mittaa kasvinlehtien nesteytystä reaaliajassa
10.04.2026Unelmateknologia valon muuttamiseen sähköksi
10.04.2026Tähdenmuotoinen nanomateriaali muuttaa energian varastointia
10.04.2026Valon ja aineen vuorovaikutuksia nanotasolla
09.04.2026Kvanttilaskentaa ilman keskeytyksiä
09.04.2026Kohinan hallintaa kvanttitietokoneille
09.04.2026Lasertornado synteettisessä magneettikentässä
08.04.2026Moiré-superhila ja neliulotteinen kvanttimaailma
08.04.2026Molekyylien ydinspinien optinen hallinta
08.04.2026Topologia valossa: tutkijat luovat optisen ilmiön
07.04.2026Järjestyksen löytäminen epäjärjestyksestä
07.04.2026Nestekidepisarassa nanosekunnin valo-valo -kytkentä
07.04.2026Keinotekoiset varauksien domeeniseinät 2D-ferrosähköisissä
06.04.2026Elektronit surffaavat fononeilla
06.04.2026Äänikommunikaatio veden ja ilman välillä
04.04.2026Antaa roboteille siivet
03.04.2026Timantti mikropiirien lämmönhallintaan
02.04.2026Ensimmäinen vetyä hyödyntävä tekoälypuolijohde
02.04.2026Takaisin kvanttitulevaisuuteen

Näytä lisää »