Ein Diagramm der Oszillatoren und die Messung der Qubits.Abbildung: Jiang Wentao
Ein system, das unterscheiden kann, Phononen, die kleinste Einheit von Klang, markiert einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung moderner Quanten-Computern.
Quanten-Computer könnten eines Tages Dinge tun, die schwierig oder unmöglich für den regulären Computern zu tun, aber heute sind Sie relativ begrenzt Geräte; gibt es nicht nutzbare Quanten-Speicher oder quantum Schnittstellen zwischen Prozessoren, beispielsweise. Suche nach einem Weg, um sich Quanteninformation zwischen den verschiedenen Medien ist daher von Interesse für Forscher auf der ganzen Welt. Ein team aus Stanford hat vor kurzem die Ergebnisse veröffentlicht, um ein system erkennen konnte, die kleinsten Einheiten von Vibrationen in einem kleinen Oszillator mit einem Quanten-bit, ein wichtiger Schritt in Richtung mehr advanced quantum computation.
“Es war wirklich aufregend—wir haben die Messungen an heiligabend,” Amir safavis-Naeini, Stanford University assistant professor für angewandte Physik, sagte Gizmodo. “[Der erste Autor Patricio Arrangoiz-Arriola] und ich Sprachen über dies in 2015 und wusste nicht, was wir tun, sondern über eine Reihe von Papieren und Messungen wirklich entwickelt es zu diesem Punkt.”
Wann Wird Quanten-Computer Übertreffen Regelmäßig Computer?
Jetzt jeden Tag, Quanten-Computer ein problem lösen zu hart für einen klassischen computer auf sich zu nehmen….
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Wenn Sie nicht wissen, was ein Quantencomputer ist oder nicht, zu beschleunigen, die auf den aktuellen Zustand des quantum computing insgesamt haben wir geschrieben ein paar Primer. Aber im Grunde, wenn klassischer Computer lösen Probleme, die durch übersetzen in und Knirschen Sie mit einem system von interagierenden zwei-state-Komponenten, so genannten bits, Quantencomputer lösen andere Probleme mit quantenbits, oder qubtis. Qubits sind auch zwei state-Komponenten, wenn Sie zu Messen, aber bei der Anzahl Knirschen Sie auf einem Zwischenstadium zwischen den beiden Möglichkeiten (mit einigen inhärenten Wahrscheinlichkeit beeinflussen, welche man eigentlich Messen). Sie können auch vernetzen, so dass mehrere qubits Werte ” stärker korreliert als normale Wahrscheinlichkeit erlauben würde, und stören so, dass bestimmte Kombinationen von qubit-Werte wahrscheinlicher werden und andere werden verboten. Es ist so, wie wenn regelmäßige computer-bits gewichtet wurden sterben, und die Werte, die Sie Rollen waren spookily korreliert.
Inzwischen Phononen sind einzelne Einheiten von Klang-oder Schwingungs-Energie (ähnlich wie Photonen sind einzelne Einheiten von Licht oder elektromagnetischer Energie). Da Sie in der Quanten-Objekte, Phononen auch die Regeln der Quantenmechanik. Sie können sich vorstellen, ein qubit, wo seine verschiedenen “Staaten” sind vertreten durch die Anwesenheit von einem oder zwei Phononen. Es ist besonders schwierig zu lösen, diese verschiedenen phonon-Staaten—es würde eine Art von Mikrofon mit mehr Präzision als die Energie, die von einem phonon. Aber wenn die Wissenschaftler waren in der Lage zu machen, wie ein Mikrofon, würden Sie in der Lage sein, einige wichtige Verbesserungen zu Quanten-computer-Funktionalität. Wenn Sie könnte konvertieren Sie die Informationen, die auf ein qubit in Phononen, Sie könnten in der Lage sein, Wege zu finden, um vorübergehend zu speichern, diese Quanteninformation oder die weitere Umwandlung in Photonen zu senden über einen quantum-link.
Das ist im Grunde, was die Stanford-Forscher konnten zeigen. Sie Bauten winzige Oszillatoren mit speziell für Regionen entwickelt, die gefangen einzelnen Einheiten von Energie, wenn das system fand bei unterkühlten Temperaturen. Diese Oszillatoren wurden mit bis zu supraleitenden qubits, und dann zu einem Auslesegerät. Durch ordnungsgemäßes tuning des Qubits und des Oszillators, der das qubit nahm einen Staat, der auf das Oszillator-Zustand, so dass die Forscher indirekt Messen die Anzahl der Phononen.
Dies ist ein wichtiger Meilenstein in einem Feld voller Forscher, die versuchen, um herauszufinden, Möglichkeiten für supraleitende qubits zu kommunizieren mit mechanischen Oszillatoren wie diese. “Sie sind in der Lage, um zu sehen, der erste Nachweis dieser phonon-Nummer Spaltung,” Robert Schoelkopf, Direktor des Yale Quantum Institute, sagte Gizmodo. Aber Schoelkopf darauf hingewiesen, dass, obwohl, es gibt eine starke Beziehung zwischen dem qubit und dem Oszillator, könnte dies auf Kosten der dekohärenz-Zeit—das bedeutet, das system verliert seine Quanten Verhalten schnell. Zunehmende Kohärenz Zeiten ist von entscheidender Bedeutung, dass jedes quantum device.
Aber sollte die Kohärenz mal verbessern, mechanische Oszillatoren eines Tages liefern wichtige zusätzliche Funktionen an Quanten-Computern. Bereits Vorschläge empfehlen diese Oszillatoren als eine form des quantum-random access memory—tatsächlich die Speicherung von quantenzuständen.
Es gibt bereits viele Wissenschaftler erforschen, wie quantum transfer von Daten zwischen diesen Oszillatoren und optischen Systemen, als auch, wie die Verbindung von qubits zu elektromagnetischen Komponenten. Diese mechanischen Oszillatoren bieten eine Verbindung zwischen diesen Bereichen und konnte erweitern Sie die Möglichkeiten der Zukunft quantum-Geräte.
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