Még egy lépéssel közelebb kerültünk az univerzális kvantum számítógépekhez

A kutatóknak sikerült elkészíteniük olyan holonomikus kvantum kapukat, amelyek nulla mágneses mező és szobahőmérséklet mellet is működnek, ezzel egy lépéssel közelebb hozva az univerzális kvantumszámítógépek létrehozását.

A kvantum számítógépek olyan elméleti gépezetek, melyekben meg van a lehetőség arra, hogy nagyságrendekkel gyorsabban oldjanak meg összetett feladatokat, a hagyományos számítógépekhez viszonyítva. A kvantum számítógépeken dolgozó kutatók jelenleg a technológia következő lépéseként egy univerzális kvantumszámítógép elkészítésén dolgoznak.

A mostani tanulmány arról számol be, hogy kutatóknak kísérletileg sikerült előállítani egy elektronon vagy nitrogén atommagon egy holonomikus kaput, egy geometrikus spinű kvantumbit körül, ezzel elérhető közelségbe hozva az univerzális kvantum számítógépek megvalósítását.

A geometriai fázis jelenleg a kvantum fizika egyik kulcsfontosságú kérdése. A jelenlegi elméletek szerint egy olyan holonomikus kvantumkapu elkészítése, amely teljes mértékben egy geometriai fázis manipulálásán alapul egy degenerált alapállapotú rendszerben, jelentheti az egyetlen módot egy univerzális kvantumszámítógép elkészítésére. A holonomikus kapuk – vagy geometriai fázis kapuk – működését már több kvantum rendszer esetében is demonstrálták korábban. Azonban ezeknél a korábbi kísérleteknél szükség volt mikrohullámokra vagy fényhullámokra, hogy manipulálni tudják a nem degenerált alteret, ami így az interferenciák miatt lerontotta a kapuk fidelitását – a két kvantum állapotuk közelségét.

“Hogy elkerüljük a nem kívánt interferenciát, egy három spinű kvantum-trit által alkotott ideális logikai kvantumbitet használtunk, amit geometriai spinű kvantumbitnek nevezünk, degenerált alterét használtuk egy NV központban (egy gyémántban lévő szerkezeti hibából adódó nitrogén tartalmú üreg). Ez a módszer lehetővé tette a gyors és precíz geometriai kapuk létét 10 Kelvin alatti hőmérséklet mellet,” mondta Hideo Kosaka, a kutatás vezető szerzője. “Ezt a módszer alapul véve, polarizált mikrohullámokkal történő kombinációval sikeresen manipuláltuk egy gyémánt NV központjában lévő geometriai fázist nulla mágneses mező és szobahőmérséklet mellett.”

A kutatóknak egy következő kísérletben sikerült a holonomikus kapu két kvantumbites változatát is bemutatniuk – amiben egy elektron és atommag közötti összefonódást használták ki. A fejlesztés lehetővé teszi a hosszú élettartamú kvantum memóriák precíz módosítását, ami egy rendkívül fontos lépés a biztonságos kommunikáció és az univerzális kvantum számítógépek felé vezető úton.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

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