Исследователи создают «универсальный спутник» для новой квантовой технологии

Йельские исследователи создали «универсальный спутник», который может связывать различные закодированные частицы по требованию. Кредит: Йельский университет

Одним из ключевых понятий в квантовой физике является запутанность, в которой две или более квантовых систем становятся настолько неразрывно связанными, что их коллективное состояние не может быть определено путем наблюдения каждого элемента в отдельности. Теперь исследователи Йельского университета разработали «универсальный спутник», который может связывать различные закодированные частицы по требованию.

Открытие представляет собой мощный новый механизм с потенциальным использованием в квантовых вычислениях, криптографии и квантовых коммуникациях. Исследование ведется Йельской лабораторией Роберта Шоелкопфа и публикуется в журнале Nature.

Квантовые вычисления выполняются с помощью деликатных битов данных, называемых кубитами, которые подвержены ошибкам. Ученые говорят, что для реализации точных квантовых вычислений им нужны «логические» кубиты, ошибки которых можно обнаружить и исправить с помощью кодов квантовой коррекции ошибок.

«Мы показали новый способ создания шлюзов между логически кодированными кубитами, которые в конечном итоге могут быть исправлены с ошибками», — сказал Шоелкопф, профессор прикладной физики и физики в Йельском университете и директор Йельского квантового института. «Это гораздо более сложная операция, чем то, что было выполнено ранее».

Механизм запутывания называется шлюзом экспоненциального свопа. В исследовании исследователи продемонстрировали новую технологию, детерминистически запутывая закодированные состояния в любых выбранных конфигурациях или кодах, каждый из которых размещен в двух отдельно изолированных трехмерных сверхпроводящих микроволновых полостях.

«Этот универсальный спутник имеет решающее значение для надежных квантовых вычислений», — сказала Ивонн Гао, один из первых авторов исследования. «Ученые изобрели множество аппаратно-эффективных, квантовых кодов с исправлением ошибок — каждый из которых продуманно разработан с уникальными характеристиками, которые можно использовать для различных приложений. Однако каждый из них требует подключения нового набора специализированных операций, вводя значительное аппаратное обеспечение накладные расходы и снижение универсальности. «

Универсальный спутник смягчает это ограничение, обеспечивая затвор между любыми желаемыми входными состояниями. «Теперь мы можем выбирать любые желаемые коды или даже менять их на лету, без необходимости перепечатывать операцию», — сказал один из первых авторов Брайан Лестер.

Открытие — только последний шаг в квантовой исследовательской работе Йельского университета. Йельские ученые находятся на переднем крае усилий по разработке первых полностью полезных квантовых компьютеров и сделали новаторскую работу в области квантовых вычислений со сверхпроводящими цепями.

Источник информации: https://phys.org/news/2019-02-universal-entangler-quantum-tech.html#jCp

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...