MIT-i teadlased töötavad välja uue viisi kvantsignaalide võimendamiseks, vähendades samal ajal müra

Kvantarvuti kubitite hapruse ja tundlikkuse tõttu on keskkond müra on võtmetegur kogu süsteemi terviklikkuse säilitamisel. Kuna see müra võib mõjutada kvantarvuti analüüsi ja lugemist, püüavad insenerid ja teadlased üle maailma leida viise selle müra vähendamiseks, säilitades samal ajal kubitide vahelise suhtluse praeguse taseme. Viimased teadustöö Alates MIT soovitab võimalikku uut mürakontrolli meetodit, suurendades samal ajal kvantsignaale, kasutades protsessi, mida nimetatakse pigistades. Nende tulemustega, mis avaldati aastal Loodusfüüsika, teadlased loodavad, et pigistamist saab kasutada kvantarvuti jaoks tugevamate komponentide loomiseks.

Väljakirjutamine Pigistamine

Esimese autori ja MIT-i kraadiõppuri sõnul Jack Qiu, pigistamine jaotab keskkonnamüra ümber ühelt muutujalt teisele, nii et müra koguhulk on sama, seda on ühe parameetri puhul lihtsalt vähem. Nagu Qiu selgitas: "Heisenbergi määramatuse printsiibina tuntud kvantomadus nõuab võimendusprotsessi ajal minimaalse müra lisamist, mis viib taustmüra nn standardse kvantlimiidini. Kuid spetsiaalse seadme nimega a Josephson parameetriline võimendi võib lisamüra vähendada, "pigistades" selle põhipiirist allapoole, jaotades selle mujale.

See ümberjaotamine on eriti kasulik, kui teadlased on keskendunud süsteemi ühele konkreetsele parameetrile. "Kvantinformatsioon on esindatud konjugeeritud muutujates, näiteks elektromagnetlainete amplituudis ja faasis," lisas Qiu. "Kuid paljudel juhtudel peavad teadlased süsteemi kvantseisundi määramiseks mõõtma ainult ühte neist muutujatest - amplituudi või faasi. Nendel juhtudel võivad nad "müra pigistada", vähendades seda ühe muutuja, näiteks amplituudi jaoks, suurendades samal ajal teise, antud juhul faasi jaoks. Heisenbergi määramatuse printsiibi tõttu jääb müra kogusumma samaks. Siiski saab selle jaotust kujundada nii, et ühe muutuja puhul on võimalik teha vähem müra tekitavaid mõõtmisi.

Süsteemis pigistamise rakendamine ja kvantsignaalide suurendamine

Oma katses keskendusid Qiu ja tema meeskond uut tüüpi seadme kasutamisele pigistamise algatamiseks. "Selles töös tutvustame uut tüüpi dispersioonitehnoloogiaga Josephsoni reisilaine parameetrilist võimendit (JTWPA), mis on mõeldud pigistamiseks, " ütles Qiu. "Seade sisaldab paljusid Josephsoni ühendusi [ülijuhtivaid voolusid sisaldavad ristmikud] järjestikku ja perioodiliselt koormatud faasisobitusresonaatoreid, et toetada kahe pumbaga töötamist." Selle seadmega saavad teadlased kogu oma süsteemi peenhäälestada, võimaldades footonitel ühineda tugevamateks ja võimendatud kvantsignaalideks. Selle uue seadme ja eksperimentaalse seadistusega leitud tulemused olid põnevad. "See arhitektuur võimaldas [kvantsignaalidel] vähendada müra võimsust 10 korda alla põhilise kvantlimiidi, töötades samal ajal 3.5 gigahertsi võimendusribalaiusega," selgitas Qiu. "See sagedusvahemik on peaaegu kaks suurusjärku kõrgem kui varasematel seadmetel. Meie seade demonstreerib ka põimunud footonipaaride lairiba genereerimist, mis võimaldaks teadlastel kvantteavet tõhusamalt välja lugeda palju suurema signaali-müra suhtega.

Kuna praegune kvantarvutite arendus töötab selle nimel, et parandada kubitide vahelisi kvantsignaale, vähendades samal ajal keskkonnamüra, võivad selle katse tulemused olla olulised. Kuna Qiu ja tema meeskond jätkavad selle protsessi uurimist, loodavad nad, et nende töö võib mõjutada teisi kvanttööstuses. Nagu Qiu ütles: "Sellel on tohutu potentsiaal, kui rakendate seda teistes kvantsüsteemides – kubitisüsteemiga liidestamiseks, et parandada näitu või segada kubiteid või laiendada seadme töösagedusvahemikku, et seda saaks kasutada tumeaine tuvastamisel ja täiustamisel. selle tuvastamise tõhusus."

Kenna Hughes-Castleberry on Inside Quantum Technology ja JILA teaduskommunikaatori (Colorado Boulderi ülikooli ja NIST-i vaheline partnerlus) kirjanik. Tema kirjutamissageduste hulka kuuluvad süvatehnoloogia, metaversum ja kvanttehnoloogia.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/mit-researchers-develop-new-way-to-amplify-quantum-signals-while-reducing-noise/