Sporing af strømmen af ​​kvanteinformation

Hvis genstande i bevægelse er som regnvand, der strømmer gennem en tagrende og lander i en vandpyt, så er kvanteobjekter i bevægelse som regnvand, der kan ende i en flok vandpytter, alt på en gang. At finde ud af, hvor kvanteobjekter rent faktisk går, har frustreret forskere i årevis.

Nu har en Yale-ledet gruppe forskere udledt en formel for at forstå, hvor kvanteobjekter lander, når de transmitteres. Det er en udvikling, der giver indsigt i styring af åbne kvantesystemer i forskellige situationer.

"Den formel, vi udleder, viser sig at være meget nyttig til drift af en kvantecomputer, "sagde Victor Albert, første forfatter til en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang X . "Vores resultat siger, at i princippet, vi kan konstruere 'regntagrender' og 'porte' i et system til at manipulere kvanteobjekter, enten efter at de er landet eller under deres faktiske strømning. "

I dette tilfælde, tagrender og porte repræsenterer tanken om spredning, en proces, der normalt er ødelæggende for skrøbelige kvanteegenskaber, men det kan nogle gange konstrueres til at kontrollere og beskytte disse ejendomme.

Forskningens hovedforsker er Liang Jiang, adjunkt i anvendt fysik og fysik ved Yale.

Det er et grundlæggende naturprincip, at objekter vil bevæge sig, indtil de når en tilstand af minimal energi, eller jordforbindelse. Men i kvante systemer, der kan være flere grundstødninger, fordi kvantesystemer kan eksistere i flere tilstande på samme tid - det der kaldes superposition.

Det er her tagrender og porte kommer ind. Jiang, Albert, og deres kolleger brugte disse mekanismer til at formulere sandsynligheden for, at kvanteobjekter lander et eller andet sted. Formlen viste også, at der var en situation, hvor superposition aldrig kan opretholdes:når en kvante "dråbe" i superposition allerede er landet i en "vandpyt", men er endnu ikke ankommet til den anden "vandpyt".

"Med andre ord, en sådan superpositionstilstand mister altid nogle af sine kvanteegenskaber, da 'dråben' strømmer helt ind i begge vandpytter, "Sagde Albert." Dette er på nogle måder et negativt resultat, men det er lidt overraskende, at det altid holder. "

Begge aspekter af formlen vil være nyttige i opbygningen af ​​kvantecomputere, Albert noterede sig. Da forskningsmiljøet fortsat udvikler teknologiske platforme, der er i stand til at understøtte sådanne systemer, Albert sagde, den skal vide "hvad der er og ikke er muligt."