Kvantfysikere lykkes med at kontrollere energitab og skift

Kvantecomputere skal bevare kvanteoplysninger i lang tid for at kunne knække vigtige problemer hurtigere end en normal computer. Energitab tager qubit -tilstanden fra en til nul, ødelægger lagrede kvanteoplysninger på samme tid. Følgelig, forskere over hele kloden har traditionelt arbejdet på at fjerne alle kilder til energitab - eller spredning - fra disse maskiner.

Dr. Mikko Mottonen fra Aalto University og hans forskerhold har taget en anden tilgang. "For mange år siden, vi indså, at kvantecomputere faktisk har brug for spredning for at fungere effektivt. Tricket er kun at få det, når du har brug for det, "forklarer han.

I deres papir, der offentliggøres den 11. marts 2019 i Naturfysik , forskere fra Aalto University og University of Oulu viser, at de kan øge spredningsraten med en faktor tusinde i en superledende resonator af høj kvalitet efter behov-sådanne resonatorer bruges i prototype kvantecomputere.

"Det kvantekredsløbskøleskab, som vi for nylig opfandt, var nøglen til at opnå denne afstemning af spredning. Fremtidige kvantecomputere har brug for en lignende funktion for at kunne styre energitab efter behov, ”siger Mottonen.

Ifølge den første forfatter til værket, Dr. Matti Silveri, resultaterne af den mest videnskabelige betydning var uventede.

"Til vores store overraskelse vi observerede et skift i resonatorfrekvensen, da vi aktiverede dissipationen. For halvfjerds år siden, Nobelvinderen Willis Lamb foretog sine første observationer af små energiskift i brintatomer. Vi ser den samme fysik, men for første gang i konstruerede kvantesystemer, "forklarer Silveri.

Lambs observationer var revolutionerende på det tidspunkt. De viste, at modellering af brintatomet alene ikke var nok; elektromagnetiske felter skal redegøres for, selvom deres energi er nul. Dette fænomen er nu også bekræftet i kvantekredsløb.

Nøglen til den nye observation var, at spredning, og dermed energiskiftet, kan tændes og slukkes. Kontrol af sådanne energiskift er afgørende for implementeringen af ​​kvantelogik og kvantecomputere.

"At bygge en kvantecomputer i stor skala er en af ​​de største udfordringer i vores samfund, ”Siger Mottonen.