MIT 연구원, 노이즈를 줄이면서 양자 신호를 증폭하는 새로운 방법 개발

양자 컴퓨터 내 큐비트의 취약성과 민감성 때문에 환경 소음 전체 시스템의 무결성을 유지하는 핵심 요소입니다. 이 잡음은 양자 컴퓨터의 분석 및 판독에 영향을 미칠 수 있기 때문에 전 세계의 엔지니어와 과학자들은 큐비트 간의 현재 수준의 통신을 유지하면서 이 잡음을 낮추는 방법을 찾으려고 노력하고 있습니다. 최근의 연구 에 MIT 로 알려진 프로세스를 사용하여 양자 신호를 증폭하면서 가능한 새로운 노이즈 제어 방법을 제안합니다. 쥐어 짜기. 에 발표된 결과와 함께 자연 물리, 연구원들은 압착이 양자 컴퓨터를 위한 보다 강력한 구성 요소를 만드는 데 활용될 수 있기를 희망합니다.

철자 짜기

첫 번째 저자이자 MIT 대학원생에 따르면 잭 치우, 압착은 한 변수에서 다른 변수로 환경 노이즈를 재분배하여 작동하므로 전체 노이즈 양이 동일하고 하나의 매개변수에서 더 적습니다. Qiu는 다음과 같이 추가로 설명했습니다. 그러나 a라는 특별한 장치는 조셉슨 파라메트릭 증폭기는 추가된 잡음을 다른 곳에 효과적으로 재분배하여 기본 한계 아래로 '압착'하여 줄일 수 있습니다.”

이 재분배는 연구자가 시스템의 특정 매개변수 하나에 집중할 때 특히 유용합니다. "양자 정보는 예를 들어 전자기파의 진폭과 위상과 같은 공액 변수로 표현됩니다."라고 Qiu는 덧붙였습니다. “그러나 많은 경우에 연구원들은 시스템의 양자 상태를 결정하기 위해 이러한 변수 중 하나(진폭 또는 위상)만 측정하면 됩니다. 이러한 경우 노이즈를 '압축'할 수 있습니다. 즉, 한 변수(예: 진폭)에 대해서는 노이즈를 낮추고 다른 변수(이 경우에는 위상)에 대해서는 노이즈를 높입니다. Heisenberg의 불확정성 원리로 인해 노이즈의 총량은 동일하게 유지됩니다. 그럼에도 불구하고 변수 중 하나에서 잡음이 적은 측정이 가능하도록 분포를 형성할 수 있습니다.”

시스템에서 압착 구현 및 양자 신호 증폭

실험에서 Qiu와 그의 팀은 압착을 시작하기 위해 새로운 유형의 장치를 사용하는 데 집중했습니다. "이 작업에서 압착용으로 설계된 새로운 유형의 분산 공학 Josephson 진행파 파라메트릭 증폭기(JTWPA)를 소개합니다."라고 Qiu는 말했습니다. "이 장치는 이중 펌프 작동을 지원하기 위해 직렬로 많은 Josephson 접합[초전도 전류를 포함하는 접합]과 주기적으로 로드되는 위상 일치 공진기로 구성됩니다." 이 장치를 사용하여 연구원들은 전체 시스템을 미세 조정하여 광자가 더 강력하고 증폭된 양자 신호로 결합할 수 있도록 했습니다. 이 새로운 장치와 실험 설정으로 그들이 찾은 결과는 흥미로웠습니다. "이 아키텍처를 통해 [양자 신호]는 10기가헤르츠의 증폭 대역폭으로 작동하면서 기본 양자 한계보다 3.5배 아래로 잡음 전력을 줄일 수 있었습니다."라고 Qiu는 설명했습니다. “이 주파수 범위는 이전 장치보다 거의 두 배 더 높습니다. 우리 장치는 또한 얽힌 광자 쌍의 광대역 생성을 시연하여 연구자들이 훨씬 더 높은 신호 대 잡음비로 양자 정보를 보다 효율적으로 읽을 수 있도록 합니다.”

현재 양자 컴퓨터의 개발은 큐비트 사이의 양자 신호를 개선하는 동시에 환경 소음을 낮추기 위해 노력하고 있기 때문에 이 실험의 결과가 중요할 수 있습니다. Qiu와 그의 팀은 이 프로세스를 계속 연구하면서 그들의 작업이 양자 산업의 다른 사람들에게 영향을 줄 수 있기를 희망합니다. Qiu는 다음과 같이 말했습니다. 그것의 탐지 효율성.”

Kenna Hughes-Castleberry는 Inside Quantum Technology의 전속 작가이자 JILA(University of Colorado Boulder와 NIST 간의 파트너십)의 과학 커뮤니케이터입니다. 그녀의 글쓰기 비트에는 심층 기술, 메타버스 및 양자 기술이 포함됩니다.

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