Egy új módszerrel a környező zaj segít fenntartani a kvantum összefonódást

A kvantum számítógépek a remények szerint lényeges előrelépést jelenthetnek bizonyos összetett számítási feladatok terén. Azonban a fejlesztésükben hatalmas akadályt jelent, hogy az atomi szinten lejátszódó folyamatokra lényeges hatással van a környezet ‘zaja’.

A kutatók a koherencia fenntartásához ezért az egész rendszer szélsőségesen alacsony hőmérsékletre hűtésével válaszoltak – azonban ennek is megvannak a maga kihívásai. Most viszont a RIKEN részecske kutatói képesek voltak a fázisvesztés felhasználásával fenntartani a koherenciát egy három részecskés rendszerben. A fázisvesztés normális esetben viszont éppen hogy tönkretenné a kvantum rendszer koherenciáját.

A kvantum jelenségek általában atomi szinten mozognak, viszont vannak olyan esetek, például a lézerfény és a szuperkonduktivitás, amelyeknél a kvantum jelenség koherenciája lehetővé teszi, hogy makroszkopikus hatást fejtsenek ki. Ezeknek nagy jelentősége lehet a kvantum számítógépek terén, viszont sajnos nagyon érzékenyek a környezetre – ezzel megnehezítve a felhasználásukat.

A csapatnak sikerült kifejlesztenie egy három kvantum pontos rendszert, amiben az elektronok spinjét egyesével tudják irányítani egy elektromos mező segítségével. A folyamat kezdetén két összefonódott elektron helyeznek el az egyik szélső pontban, amíg a középső pontot üresen hagyják. Ezt követően az egyik elektront középre mozgatják, amit ezután a harmadik pont elektronjával megcserélnek, egy elektromos impulzus segítségével – ami miatt a harmadik elektron is összefonódik a többivel.

A létrejött összefonódás lényegesen erősebb volt mint korábban gondolták és a kutatók gyorsan rájöttek, hogy a rendszert körülvevő környezet zaja, ellentmondásos módon segít fenntartani az összefonódást.

“Felfedeztük, hogy ez a jelenség a ‘kvantum Zeno paradoxból‘ vagy ‘Turing paradoxonból’ ered, ami azt jelenti, hogy lelassíthatunk egy kvantum rendszert, mindössze azzal, hogy gyakran figyeljük meg azt,” mondta Takashi Nakajima, a felfedezésről megjelent tanulmány vezető szerzője. “Ez érdekes, mivel ahhoz vezet, hogy a környezet zaja, ami normális esetben inkoherensé tenné a rendszert, ebben az esetben éppen koherensebbé teszi.”

Ez a felfedezés a kutatók szerint lényegesen felgyorsíthatja a félvezető kvantum számítógépek fejlesztését és ezzel elhozhatja a tudományos kutatások új korát és segíthet megérteni azokat a makroszkopikus kvantum jelenségektől függő biológiai rendszereket is, mint a fotoszintézis.

Forrás: nature.com Kép: Wikipédia

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.