Kvantesystemer retter sig selv

Quantum-enheder giver os mulighed for at udføre computer- og sansningsopgaver, der går ud over deres klassiske modparters muligheder. Imidlertid, Det er svært at beskytte kvanteinformation mod at blive ødelagt af fejl.

Et internationalt team af forskere fra Innsbruck, Harvard, København og Waterloo fremlagde en ny metode til at beskytte kvanteinformation lagret i fangede ioner. I deres nye forslag, forfatterne bruger dissipation (dvs. interaktionen mellem et kvantesystem og dets omgivelser) til at korrigere kvantetilstande. Dissipation betragtes typisk som skadelig, men som demonstreret af Florentin Reiter og kolleger, det kan justeres til at virke til en kvanteingeniørs fordel.

Standard kvantefejlkorrektionsskemaer udføres ved at anvende en sekvens af porte i et logisk kvantekredsløb og stole på målinger fra klassiske enheder. Den nye dissipative tilgang kræver ikke et logisk kredsløb og undlader også målinger. "Hele fejlretningsprocessen foregår autonomt på mikroskopisk niveau, sådan at kvantesystemer kan korrigere sig selv, " sagde medforfatter Christine Muschik, af Institut for Teoretisk Fysik ved Universitetet i Innsbruck og Instituttet for Kvanteoptik og Kvanteinformation ved det østrigske videnskabsakademi.

Den nye tilgang har vigtige praktiske anvendelser til højpræcisionsmålinger. "Vi viste, hvordan den nye dissipative korrektionsmekanisme kan bruges til at forbedre præcisionen til at registrere svage magnetfelter, " sagde Muschik. Disse resultater åbner nye veje til at forbedre højpræcisionsregistreringssystemer med fangede ioner og udgør et springbræt mod paradigmet med selvkorrigerende kvanteinformationsbehandling.