MIT の研究者が、ノイズを低減しながら量子信号を増幅する新しい方法を開発

量子コンピューター内の量子ビットの脆弱性と感度のため、環境 ノイズ システム全体の整合性を維持する上で重要な要素です。 このノイズは、量子コンピューターによる分析と読み出しに影響を与える可能性があるため、世界中のエンジニアと科学者は、量子ビット間の現在のレベルの通信を維持しながら、このノイズを低減する方法を見つけようとしています。 最近 研究 から マサチューセッツ工科大学（MIT） として知られているプロセスを使用して量子信号を増強しながら、ノイズ制御の可能な新しい方法を提案します。 絞り. その結果は、 自然物理学, 研究者は、量子コンピューターのより堅牢なコンポーネントを作成するためにスクイーズを利用できることを期待しています。

つづる しぼる

筆頭著者および MIT 大学院生によると ジャック・キュー、スクイーズは、環境ノイズをある変数から別の変数に再分配することによって機能するため、ノイズの総量は同じになり、XNUMX つのパラメーターが少なくなります。 Qiu 氏はさらに次のように説明しています。 しかし、と呼ばれる特別な装置 ジョセフソン パラメトリック増幅器は、効果的に他の場所に再分配することにより、基本的な制限よりも低く「圧迫」することにより、追加されたノイズを減らすことができます。」

この再配分は、研究者がシステム内の XNUMX つの特定のパラメーターに注目している場合に特に役立ちます。 「量子情報は、電磁波の振幅や位相などの共役変数で表されます」と Qiu 氏は付け加えました。 「しかし、多くの場合、研究者はシステムの量子状態を決定するために、これらの変数の XNUMX つ (振幅または位相) を測定するだけで済みます。 このような場合、彼らは「ノイズを絞る」ことができます。つまり、XNUMX つの変数 (振幅など) についてノイズを下げ、もう XNUMX つの変数 (この場合は位相) についてノイズを上げます。 ハイゼンベルグの不確定性原理により、ノイズの総量は変わりません。 それでも、変数の XNUMX つでノイズの少ない測定が可能になるように、その分布を形作ることができます。」

システムにスクイーズを実装し、量子信号をブーストする

実験では、Qiu と彼のチームは、新しいタイプのデバイスを使用して圧迫を開始することに焦点を当てました。 「この作業では、スクイーズ用に設計された新しいタイプの分散設計されたジョセフソン進行波パラメトリック増幅器 (JTWPA) を紹介します」と Qiu 氏は述べています。 「このデバイスは、デュアルポンプ動作をサポートするために、直列の多くのジョセフソン接合 [超伝導電流を含む接合] と周期的に負荷された位相整合共振器で構成されています。」 このデバイスを使用して、研究者はシステム全体を微調整し、光子が結合してより強力で増幅された量子信号を生成できるようにしました。 この新しいデバイスと実験装置で彼らが見つけた結果は刺激的でした。 「このアーキテクチャにより、[量子信号] は、10 ギガヘルツの増幅帯域幅で動作しながら、ノイズ電力を基本的な量子限界よりも 3.5 分の XNUMX に減らすことができました」と Qiu 氏は説明します。 「この周波数範囲は、以前のデバイスよりもほぼ XNUMX 桁高いです。 私たちのデバイスは、エンタングルされた光子対の広帯域生成も実証しており、研究者ははるかに高い信号対雑音比でより効率的に量子情報を読み取ることができます。」

量子コンピューターの現在の開発は、環境ノイズを低減しながら量子ビット間の量子信号を改善するために取り組んでいるため、この実験の結果は重要になる可能性があります。 Qiu と彼のチームはこのプロセスの研究を続けており、彼らの研究が量子業界の他の人に影響を与えることができると期待しています。 Qiu 氏は次のように述べています。その検出効率。」

Kenna Hughes-Castleberry は、Inside Quantum Technology のスタッフ ライターであり、JILA (コロラド大学ボルダー校と NIST のパートナーシップ) のサイエンス コミュニケーターです。 彼女の執筆活動には、ディープ テクノロジー、メタバース、量子テクノロジーが含まれます。

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• 情報源： https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/mit-researchers-develop-new-way-to-amplify-quantum-signals-while-reducing-noise/