Az MIT kutatói új módszert dolgoztak ki a kvantumjelek erősítésére, miközben csökkentik a zajt

A kvantumszámítógépen belüli qubitek törékenysége és érzékenysége miatt a környezet zaj kulcsfontosságú tényező a teljes rendszer integritásának megőrzésében. Mivel ez a zaj befolyásolhatja a kvantumszámítógép által végzett elemzést és kiolvasást, a mérnökök és tudósok szerte a világon próbálják megtalálni a módját ennek a zajnak a csökkentésére, miközben fenntartják a qubitek közötti kommunikáció jelenlegi szintjét. Friss kutatás ból ből MIT egy lehetséges új zajszabályozási módszert javasol a kvantumjelek fokozása közben, az úgynevezett folyamat segítségével összenyomás. ben közzétett eredményeikkel Természetfizika, A kutatók abban reménykednek, hogy az összenyomást fel lehet használni egy kvantumszámítógép robusztusabb komponenseinek létrehozására.

Spelling kiírása

Az első szerző és az MIT végzős hallgatója szerint Jack Qiu, a préselés úgy működik, hogy a környezeti zajt egy változóról egy másik változóra osztja át, így a zaj összmennyisége azonos, csak egy paraméteren kevesebb. Ahogy Qiu kifejtette: „A Heisenberg-féle bizonytalansági elvként ismert kvantumtulajdonság megköveteli, hogy az erősítési folyamat során minimális mennyiségű zajt adjunk hozzá, ami a háttérzaj úgynevezett „standard kvantumhatárához” vezet. Azonban egy speciális eszköz, az a Josephson A parametrikus erősítő csökkentheti a hozzáadott zajt azáltal, hogy az alaphatár alá „préseli” azáltal, hogy hatékonyan elosztja máshol.”

Ez az újraelosztás különösen akkor hasznos, ha a kutatók a rendszer egy meghatározott paraméterére összpontosítanak. "A kvantuminformációt a konjugált változók képviselik, például az elektromágneses hullámok amplitúdója és fázisa" - tette hozzá Qiu. „A kutatóknak azonban sok esetben csak egyet kell megmérniük e változók közül – az amplitúdót vagy a fázist –, hogy meghatározzák a rendszer kvantumállapotát. Ezekben az esetekben "kiszoríthatják a zajt": csökkentik azt az egyik változónál, mondjuk az amplitúdónál, míg növelik a másik, ebben az esetben fázisban. A zaj teljes mennyisége változatlan marad a Heisenberg-féle bizonytalansági elv miatt. Ennek ellenére az eloszlása ​​alakítható úgy, hogy az egyik változón kevésbé zajos mérések lehessenek.”

A rendszerbe szorítás és a kvantumjelek erősítése

Kísérletükben Qiu és csapata arra összpontosított, hogy egy új típusú eszközt használjanak a szorítás kezdeményezésére. "Ebben a munkában egy új típusú, diszperziós tervezésű Josephson utazóhullámú parametrikus erősítőt (JTWPA) mutatunk be, amelyet összenyomásra terveztek" - mondta Qiu. "Az eszköz számos Josephson-átmenetet [szupravezető áramot tartalmazó csomópontot] tartalmaz sorba kapcsolva, és periodikusan terhelt fázisillesztő rezonátort a kettős szivattyús működés támogatására." Ezzel az eszközzel a kutatók a teljes rendszerüket finomhangolhatják, lehetővé téve a fotonok erősebb és felerősített kvantumjelek egyesülését. Az új eszközzel és kísérleti összeállítással elért eredmények izgalmasak voltak. "Ez az architektúra lehetővé tette [a kvantumjeleknek], hogy 10-szeresére csökkentsék a zajteljesítményt az alapvető kvantumhatár alá, miközben 3.5 gigahertzes erősítési sávszélességgel működtek" - magyarázta Qiu. „Ez a frekvenciatartomány csaknem két nagyságrenddel magasabb a korábbi készülékeknél. Készülékünk összefonódott fotonpárok szélessávú generálását is bemutatja, ami lehetővé teheti a kutatók számára, hogy sokkal nagyobb jel-zaj aránnyal hatékonyabban olvassák ki a kvantuminformációkat.

Mivel a kvantumszámítógépek jelenlegi fejlesztése a qubitek közötti kvantumjelek javításán dolgozik, miközben csökkenti a környezeti zajt, a kísérlet eredményei fontosak lehetnek. Mivel Qiu és csapata tovább kutatja ezt a folyamatot, abban reménykednek, hogy munkájuk hatással lehet másokra is a kvantumiparban. Ahogy Qiu mondta: „Óriási potenciál rejlik benne, ha más kvantumrendszerekre alkalmazza – qubit rendszerrel való interfészhez a kiolvasás javítása érdekében, vagy a qubitek összefonódása érdekében, vagy kiterjeszti az eszköz működési frekvenciatartományát a sötét anyag észlelésére és javítására. észlelési hatékonysága.”

Kenna Hughes-Castleberry az Inside Quantum Technology és a Science Communicator munkatársa a JILA-nál (a Colorado Boulder Egyetem és a NIST partnersége). Írási ütemei közé tartozik a mélytechnológia, a metaverzum és a kvantumtechnológia.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/mit-researchers-develop-new-way-to-amplify-quantum-signals-while-reducing-noise/