Kuantum bitlerinin (kübitlerin) kuantum doğasını koruduğu süre, kuantum hesaplama için çok önemlidir çünkü gerçekleştirebilecekleri hesaplamaların sayısını ve karmaşıklığını belirler. Onlarca yıldır geleneksel görüş, bu sözde tutarlılık süresini artırmanın, kübitleri birbirinden ve dış etkenlerden korumak anlamına geldiği yönündeydi. Ancak şimdi İsviçre'deki Paul Scherrer Enstitüsü, ETH Zürih ve EPF Lozan'daki araştırmacılar, bazı kübitlerin gürültülü ortamlarda daha uzun süre hayatta kalabildiğini göstererek bu fikri tersine çevirdi.

Bilgileri 0 veya 1 değerlerine sahip bitler halinde depolayan klasik bilgisayarlar gibi, kuantum hesaplama da iki olası durumda bulunan sistemlere dayanır. Aradaki fark, kübitlerin bu iki durumun süperpozisyonunda da olabilmesidir. Belirli hesaplamaları klasik makinelerden çok daha hızlı yapmalarını sağlayan da bu belirsizliktir, ancak kuantum durumları kırılgandır ve eşevresizleşme eğilimindedir; yani klasik 0'lar ve 1'ler gibi davranarak değerli kuantum bilgilerini kaybederler.

Son çalışmada, fotonik bilimcisi liderliğindeki araştırmacılar Gabriel Aeppli itriyum lityum florür (YLiF) kristallerine katkılı terbiyum iyonlarından yapılmış katı hal kübitleri üzerinde çalıştı₄). Bu iyonlar, 5G iletişim frekansı alanında enerji farkı olan iki alçak kuantum seviyesine sahiptir ve araştırmacıların kübitleri olarak kullandıkları da bu iki durumlu sistemlerdir. Çoğu kubitin yalnızca ortalama tutarlılık süreleri yaşadığını, ancak birbirine yakın konumlanmış terbiyum iyonu çiftlerinden oluşan bir avuç kübitin "son derece tutarlı" olduğunun ortaya çıktığını buldular.

Keskin, belirgin zirveler

Araştırmacılar bu olağandışı tutarlı kübitleri, tutarlılık sürelerini ölçmek için rutin olarak kullanılan mikrodalga spektroskopisi ve spin yankı problarını kullanarak gözlemlediler. Yankı ölçümlerinde, eşleştirilmiş iyon kübitleri için, komşularından ortalama mesafelerde bulunan kübitlere göre çok daha uzun tutarlılık sürelerine (bazı durumlarda 100 kat daha uzun) karşılık gelen çok keskin, farklı tepe noktaları buldular. Ekip, bu uzun tutarlılık sürelerini, eşleştirilmiş iyonların yakındaki tek iyonlarla enerji alışverişi yapamadığını ve dolayısıyla onlarla etkileşimlerden etkilenmediklerini belirterek açıklıyor.

"Bu araştırmanın amacı, oldukça yüksek iyon konsantrasyonlarında bile, kristal alan seviyelerinin (nadir toprak iyonları üzerindeki elektronların farklı düşük enerjili organizasyonları) kuantum tutarlı süperpozisyonlarını üretmenin mümkün olduğunu kanıtlamaktı" diye açıklıyor. takım üyesi Markus Müller. "İlk başta, bu kadar gürültülü bir ortamda herhangi bir tutarlılık görebileceğimiz hiç de açık değildi ve tutarlılığın katkılı varlıklar arasında son derece tekdüze olmadığı ve yüksek tutarlılığa sahip 'adalar'ın ortaya çıkabileceği beklenmedik bir keşifti. hayatta kalmak."

Keşfin, kuantum hesaplama mimarilerinin tasarımlarına ışık tutabileceğini ekliyor; özellikle de kübitlerin bir ana matrise rastgele yerleştirildiği şemalar için. Diğer potansiyel uygulamalar arasında kübitlerin ortamlarındaki manyetik dinamikler için kuantum sensörleri olarak kullanılması yer alıyor. Bu, örneğin araştırmacıların, çoklu cisim lokalizasyonu ve dipolar etkileşimlerin bunu bozmada oynadığı rolü araştırırken rastgele, dipolar bağlı sistemlerde spin difüzyon hızını araştırmasına olanak tanıyabilir.

Çift kübitlerin hassasiyetini optimize etme

İleriye dönük olarak araştırmacılar, çift kübitlerinin hassasiyetini optimize etmeyi ve nükleer spin içermeyen konak malzemelerde yerel elektro-nükleer durumların kuantum süperpozisyonlarını yeniden yaratmayı hedefliyor. Nükleer dönüşün kaldırılması, YLiF'de istenmeyen manyetik gürültü kaynaklarını en aza indirecektir.₄ esas olarak flor atomlarının dönüşünden kaynaklanır.

Müller, "Farklı açısal momentuma sahip iyon durumlarının benzer tutarlı süperpozisyonlarını da elde etmeye çalışacağız" diye açıklıyor. "Bunlar, şu anda kullandığımız mikrodalga bölgesinden (30 GHz) uyarı frekans aralığını, güçlü lazerlerin mevcudiyetinin daha hızlı uyarma sürelerine (Rabi frekansları) izin verdiği optik aralığa kadar genişletecek. Aslında bu yönde şimdiden umut verici ön sonuçlar elde ettik.”

Ekip aynı zamanda kuantum bilgi işleme veya silikondaki katkı maddeleri ile hesaplama bağlamında katkı çiftlerini kullanmanın yollarını da araştırıyor.

Çalışma ayrıntılı olarak Doğa Fiziği.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/long-lived-qubits-survive-as-islands-in-a-noisy-environment/