Paslėpta simetrija gali būti raktas į didelio našumo kvantinius kompiuterius.

Tyrėjai nustatė, kad paslėpta simetrija gali būti raktas į stipresnes kvantines sistemas.

Mokslininkai rado būdą apsaugoti itin trapias kvantines sistemas nuo triukšmo, kuris galėtų padėti suprojektuoti ir sukurti naujus kvantinius prietaisus, pavyzdžiui, didelio našumo kvantinius kompiuterius.

Kembridžo universiteto mokslininkai įrodė, kad mažos dalelės gali likti tarpusavyje susijusios arba susipynusios dideliais atstumais, net ir atsitiktinai tarp jų pertraukdamos. Naudodamiesi kvantinės teorijos matematika, jie atrado paprastą nustatymą, kuris gali paruošti susipynusias ir stabilizuotas daleles net esant triukšmui, pasinaudojant anksčiau nežinoma sistemos simetrija. Kvantas

Jų rezultatai skelbiami žurnale. Fizinio apžvalgos laiškasTai atveria naują langą į paslaptingą kvantinį pasaulį, kuris gali pakeisti ateities technologijas, išsaugant kvantinius efektus triukšmingoje aplinkoje, o tai yra vienintelė didžiausia kliūtis technologijų plėtrai. Toks Šio gebėjimo panaudojimas bus labai greito kvantinio kompiuterio šerdis.

„Kol nerasime būdų, kaip padaryti efektyvesnes kvantines sistemas, programos realiame pasaulyje bus ribotos.“ – Šovanas Dutta

Kvantinės sistemos yra pagrįstos savitu dalelių elgesiu atominiame lygmenyje ir gali pakeisti sudėtingus skaičiavimo metodus. Nors įprastas kompiuterio bitas yra elektrinis jungiklis, kurį galima nustatyti į vieną arba nulį, tuo pačiu metu kvantą ar kvantinį bitą galima nustatyti į vieną, nulį arba abu. Be to, susipainiojus dviem kubitams, veiksmai viename turės tiesioginį poveikį kitam, nesvarbu, kaip toli vienas nuo kito. Ši dviguba būsena suteikia kvantinei kompiuterio galiai. Kompiuteriai, pastatyti su susipynusiais kubitais, o ne su įprastais bitais, gali gerai atlikti skaičiavimus, viršijančius galingiausių superkompiuterių galimybes.

„Tačiau kubitai yra itin išrankūs, o minimalus triukšmas aplinkoje gali sulaužyti kliūtis“, – sakė pirmasis šio straipsnio autorius daktaras Shovanas Dutta iš Kembridžo Kavendišo laboratorijos. Kvantinės sistemos tampa efektyvesnės, realaus pasaulio programos bus ribotos “.

Daugelis kompanijų, ypač „IBM“ ir „Google“, sukūrė funkcinius kvantinius kompiuterius, nors iki šiol jie buvo ribojami mažiau nei 100 kubitų. Jiems prireikė beveik visos triukšmo izoliacijos ir, nepaisant jų amžiaus. Diegimas yra labai trumpas, vos kelios mikrosekundės. Abi įmonės planuoja per ateinančius kelerius metus sukurti 1 000 kubitų kvantinius kompiuterius, nors stabilumo problemų išspręsti nepavyks. Tikrai taip

Dabar Dutta ir jo bendraautorius profesorius Nigelis Cooperis atrado stiprią kvantinę sistemą, kurioje, nepaisant didelio triukšmo, vis dar yra susipynusios kelios kubitų poros.

Jie modeliavo atominę sistemą kaip grotelę, kurioje atomai smarkiai sąveikauja šokdami nuo vienos grotelės prie kitos. Autoriai nustatė, kad jei grotelių centre būtų pridėtas triukšmas, tai nepaveiktų dalelių, įsipainiojusių į kairę ir į dešinę. Šis stebinantis bruožas yra specialios simetrijos, kuri pasilieka tokioms susipynusioms poroms, rezultatas.

“Mes nesitikėjome jokio stabilaus barjero, – sakė Dutta. – Mes užklydome į šią paslėptą simetriją, kuri yra tokia reta šiose triukšmingose ​​sistemose.”

Jie parodė, kad ši paslėpta simetrija apsaugo susipynusią porą ir leidžia kontroliuoti jų skaičių nuo nulio iki didžiausio. Panašias išvadas galima pritaikyti įvairioms fizinėms sistemoms ir jas galima realizuoti naudojant ingredientus, kurie jau yra eksperimentinėje platformoje, atverdami kelią kontroliuojamam susipainiojimui triukšmingoje aplinkoje.

„Nekontroliuojami aplinkos sutrikimai yra kenksmingi kvantinių efektų, tokių kaip įsipainiojimas, išgyvenimui. Bet mes galime daug sužinoti, suprojektuodami tyčinius specifinio tipo sutrikimus ir matydami, kaip dalelės reaguoja “, – sakė Dutta. Tai yra puiki paskata plėtoti eksperimentus šioje srityje “.

Tyrėjai tikisi patvirtinti teorines išvadas eksperimentais per ateinančius metus.

Nuoroda: „Fiksuotos nuotolinės ir daugiavalandės nuorodos„ Lossy Qubit “masyve“, Shovan Dutta ir Nigel R. Cooper, 2020 m. Gruodžio 9 d., Galima rasti čia. Fizinio apžvalgos laiškas.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.240404

Tyrimą iš dalies finansavo Inžinerijos ir fizinių mokslų tyrimų taryba (EPSRC).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Stalo pusbrolis gali padaryti įkraunamas baterijas greitesnes ir saugesnes

Neutronų sklaida buvo naudojama tiriant netaisyklingą akmens druską, kuri gali būti naudojama kuriant saugesnius, greitesnius akumuliatorių įkrovimo anodus. Paskola: ORNL / ill il...

Naudojant cheminį perdirbimą, kad būtų išvengta milijonų tonų atliekų

Kasmet sąvartynuose išverdama 3,5 milijono tonų sauskelnių. Šių vystyklų viduje esanti superabsorbuojanti medžiaga yra sudaryta iš polimerų matricos, kuri plečiasi po drėgmės. Polimerai yra...

Čempiono tamsioji skylė atstūmė Flerą nuo mūsų, tačiau jo didžiulė galia nukreipia atgal į mūsų vadovą

Beveik palaipsniui matomas šokiruojantis dujų diskas aplink juodąją skylę įgauna dvipusę išvaizdą. Pernelyg didelė juoda gravitacija keičia šviesos kelius iš skirtingų disko dalių...

Naujasis FORCE modelis aiškiai numato, kaip audros ir pakilęs jūros lygis paveiks pakrantes.

Perranporto paplūdimys Šiaurės Kornvalyje (JK) buvo paveiktas stiprių audrų ir kylančio jūros lygio. Kreditas: Plimuto universitetas Viso pasaulio pakrančių bendruomenės vis dažniau susiduria su...

Kaip ūdrų raumenys įgalina šaltą vandens gyvenimą

Ūdra plaukioja vandens paviršiumi. Kreditas: Tray Wright / Teksaso A&M universitetas (vaizdas gautas pagal USFWS leidimą Nr. Marine-Mammal Nr. MA-043219 R. Davisui) ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.