Miljøstøj bevarer paradoksalt nok sammenhængen i et kvantesystem

Kvantecomputere lover at fremme visse områder inden for kompleks computing. En af hindringerne for deres udvikling, imidlertid, er det faktum, at kvantefænomener, som finder sted på niveau med atompartikler, kan blive hårdt påvirket af miljømæssig "støj" fra deres omgivelser. I fortiden, forskere har forsøgt at opretholde systemernes sammenhæng ved at afkøle dem til meget lave temperaturer, for eksempel, men udfordringer forbliver. Nu, i forskning offentliggjort i Naturkommunikation , forskere fra RIKEN Center for Emergent Matter Science og samarbejdspartnere har brugt affasering til at opretholde kvantesammenhæng i et trepartikelsystem. Normalt, affasering forårsager dekoherens i kvantesystemer.

Kvantfænomener er generelt begrænset til atomniveau, men der er tilfælde - såsom laserlys og superledningsevne - hvor sammenhængen mellem kvantefænomener gør det muligt at udtrykke dem på det makroskopiske niveau. Dette er vigtigt for udviklingen af ​​kvantecomputere. Imidlertid, de er også ekstremt følsomme over for miljøet, som ødelægger den sammenhæng, der gør dem meningsfulde.

Gruppen, ledet af Seigo Tarucha fra RIKEN Center for Emergent Matter Science, oprettet et system med tre kvantepunkter, hvor elektronspins kunne styres individuelt med et elektrisk felt. De begyndte med to sammenfiltrede elektronspins i en af ​​de sidste kvantepunkter, mens centerpunktet holdes tomt, og overførte et af disse spins til midterpunktet. De byttede derefter center -centrifugeringen med et tredje spin i den anden ende -prik ved hjælp af elektriske impulser, så det tredje spin nu var viklet ind i det første. Indviklingen var stærkere end forventet, og baseret på simuleringer, forskerne indså, at miljøstøj omkring systemet var, paradoksalt nok, hjælper sammenfiltringen med at danne sig.

Ifølge Takashi Nakajima, den første forfatter til undersøgelsen, "Vi opdagede, at dette stammer fra et fænomen kendt som 'quantum Zeno paradox, 'eller' Turing -paradoks, 'hvilket betyder, at vi kan bremse et kvantesystem ved blot at observere det ofte. Dette er interessant, da det fører til miljøstøj, hvilket normalt gør et system usammenhængende, Her, det gjorde systemet mere sammenhængende. "

Tarucha, lederen af ​​teamet, siger, "Dette er et meget spændende fund, da det potentielt kunne bidrage til at fremskynde forskning i opskalering af halvlederkvantecomputere, giver os mulighed for at løse videnskabelige problemer, der er meget hårde ved konventionelle computersystemer. "

Nakajima siger, "Et andet område, der er meget interessant for mig, er, at en række biologiske systemer, såsom fotosyntese, der opererer i et meget støjende miljø drager fordel af makroskopisk kvantesammenhæng, og det er interessant at overveje, om en lignende proces kan finde sted. "