今年も量子科学技術にとって輝かしい年となり、学術研究グループやテクノロジー企業は量子コンピューティング、量子通信、量子計測、そして基礎的な量子科学における重要な成果を祝っています。これらの進歩のうち 50 つは、XNUMX km の距離にわたって量子情報を送信する量子中継器です。時間内の二重スリット実験。そして、ボース・アインシュタイン凝縮における膨張する宇宙のシミュレーションは、 今年の躍進トップ10のリスト、しかし、非常に多くのエキサイティングなことが起こっているので、他のいくつかのことを祝わずにはいられません。ここでは、順不同でいくつかのハイライトを紹介します。
ハードウェアの点を結合する
いくつかのイノベーションはすぐに見出しを飾りました。将来の画期的な進歩のための基礎を築く人もいます。 5月に、 ヨハネス・フィンク オーストリア科学技術研究所の同僚らは、次の結果により第 2 グループへの地位を獲得した マイクロ波と光子のもつれのプロトコルをデモンストレーションする。今日の最先端の量子コンピューターの多くを構成する超伝導回路はマイクロ波周波数で動作しますが、長距離にわたって情報を送信するために使用されるファイバーやその他の機器は光周波数で動作するため、これは重要です。したがって、多数の量子コンピューターのネットワークを構築して相互に通信させたい場合は、これら 2 つの周波数間に強力で信頼性の高い量子接続が必要になります。
フィンク氏と彼のチームがそのような接続が可能であることを示したので、プロトコルはまだ改良する必要があるものの、超伝導量子ビットに基づく量子ネットワークの見通しは明るくなったように見える。ある独立した専門家は、「これですべてが簡単になると考えるべきではありません。これは始まりにすぎませんが、実験の質が損なわれるわけではありません。」と述べています。
同様にゆっくりとした燃焼前進が 8 月に発生しました。 ジョン・バウワーズのグループ カリフォルニア大学サンタバーバラ校で、 レーザーとフォトニック導波路を同じチップ上に配置する 初めて。このような統合フォトニックシステムは、トラップされたイオンまたは原子に基づく量子コンピューターをスケールアップするために不可欠ですが、レーザーと導波路は常にうまく連携しているわけではありません。具体的には、レーザーからの光が導波路に入射すると一部が反射し、その反射光がレーザーに戻るとレーザーの出力が不安定になります。これらの望ましくない相互作用を回避するチップを設計することで、Bowers らは将来の量子ハードウェア設計者の仕事をはるかに容易にしました。
量子計測におけるマイルストーン
年に 初の商用光原子時計が発売される、量子計測学者もまた、テクノロジーの準備状況の対極で成果を上げました。光時計がマイクロ波周波数の従来の時計よりも正確であるのと同じように、原子核がエネルギー遷移を起こすたびに「時を刻む」時計は、さらに正確になります。これらは、素粒子物理学の標準モデルに違反する、非常に短い時間スケールで変動する基本定数を捕捉できるほど正確である可能性さえあります。
問題は、これらの核遷移の周波数をレーザーで駆動できるほど十分に知っている人がいないということです。しかし6月、CERNの物理学者らは、いつ起こるのかの解明に近づいた。 トリウム 229 イオンによって放出される光子を検出しました 核基底状態に戻ったとき。やるべきことはまだたくさんありますが、その結果は、次世代の超高精度計時への一歩となります。
一方、米国ボルダーにあるコロラド大学の物理学者たちは、 電子の電気双極子モーメントを測定する (eEDM) の精度をさらに高めます。この量のゼロ以外の値は標準モデルに違反するため、8 月に、 ジュンイェ & エリック・コーネル eEDM は 4.1 x 10 未満でなければならないと発表-30 e cm、不確かさは 2.1×10-30 – ウイルスの寸法内で地球を測定するのと同等の精度。
効果的な量子誤り訂正の登場
エラーは量子コンピューターにとって悩みの種であり、エラーを修正する方法を実証することが量子コンピューター研究の主要な目標です。 2023 年、これらの努力が実を結び始めました。 XNUMX月、Google Quantum AIの研究者らは、 超伝導量子ビットデバイスでエラーを抑制 表面コードを実装することによって。このタイプの量子誤り訂正コードは、多くの物理量子ビットの結合もつれ状態で論理 (つまり、誤り訂正された) 量子ビットをエンコードします。翌月、あるチームが イェール大学 米国では、同じ問題に対して異なるアプローチを実証しました。 エラーを抑制するためにGKPコードと呼ばれる量子ビットエンコーディングを使用する 超伝導トランスモン量子ビットに埋め込まれた追加情報の助けを借りて。
10年のトップ2023のブレークスルー：今年の最高の物理学研究を探ります
しかし、おそらく今年最も印象的な誤り訂正の結果は、ほんの数週間前に発表されました。 ミハイル・ルキン およびハーバード大学、QuEra Computing、マサチューセッツ工科大学、NIST/メリーランド大学量子情報およびコンピューターサイエンス共同センターの同僚 報告 彼らは中性原子を使用して 48 個の論理量子ビットの配列を作成したと主張しました。
この発表の前から、2023 年は中性原子量子コンピューターにとって飛躍の年になるように見えていました。 ひとときを 超伝導回路やトラップされたイオンを量子ビットとして使用するデバイスに長期間後れを取った後。 2024年は彼らが飛躍する年となるだろうか？それとも、ライバルは新たな利点を見つけて利用するのでしょうか?このスペースをご覧ください！
残りの最高
最後に、2023 年の量子の成果のいくつかは、その純粋な創意工夫で際立っています。今年は、 量子超化学の最初の観測これは、反応する分子がすべて同じ量子状態にあるため、化学反応が加速するときに発生します。また、これは人類が初めて発見したことでもあった トップクォークの量子もつれ、その寿命はわずか 10 です-25 秒。しかし、今年最も独創的な量子成果は、間違いなく、次のようなエンジンのデモンストレーションです。 ボーソンとフェルミ粒子のエネルギー差で動作します。古典物理学と量子物理学の間のつながりの例として、これ以上のものはありません。
物理学の世界のブレークスルー・オブ・ザ・イヤーの報道は、 物理学の進歩に関するレポート、画期的な研究に比類のない可視性を提供します。
- SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
- PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
- プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
- プラトンESG。 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
- プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
- 情報源： https://physicsworld.com/a/quantum-science-and-technology-highlights-of-2023/
