MIT Araştırmacıları Gürültüyü Azaltırken Kuantum Sinyallerini Yükseltmenin Yeni Yolunu Geliştirdi

Bir kuantum bilgisayardaki kübitlerin kırılganlığı ve hassasiyeti nedeniyle, çevresel gürültü tüm sistemin bütünlüğünü korumada kilit bir faktördür. Bu gürültü, bir kuantum bilgisayar tarafından yapılan analizi ve okumayı etkileyebileceğinden, dünyanın dört bir yanındaki mühendisler ve bilim adamları, kübitler arasındaki mevcut iletişim düzeylerini korurken bu gürültüyü azaltmanın yollarını bulmaya çalışıyorlar. Son araştırma itibaren İLE olarak bilinen bir işlemi kullanarak kuantum sinyallerini güçlendirirken olası yeni bir gürültü kontrolü yöntemi önerir. sıkma. Yayınladıkları sonuçlarla Doğa Fiziği, araştırmacılar, bir kuantum bilgisayar için daha sağlam bileşenler oluşturmak için sıkıştırmanın kullanılabileceğinden umutlu.

Sıkma yazma

İlk yazara ve MIT lisansüstü öğrencisine göre Jack Qiu, sıkıştırma, çevresel gürültüyü bir değişkenden farklı bir değişkene yeniden dağıtarak çalışır, böylece toplam gürültü miktarı aynı olur, sadece bir parametrede daha azdır. Qiu'nun daha fazla açıkladığı gibi: "Heisenberg Belirsizlik İlkesi olarak bilinen bir kuantum özelliği, amplifikasyon işlemi sırasında minimum miktarda gürültünün eklenmesini gerektirir, bu da arka plan gürültüsünün sözde 'standart kuantum sınırına' yol açar. Ancak, adı verilen özel bir cihaz Josephson parametrik amplifikatör, eklenen gürültüyü etkin bir şekilde başka bir yere yeniden dağıtarak temel sınırın altına 'sıkıştırarak' azaltabilir.

Bu yeniden dağıtım, araştırmacılar sistemdeki belirli bir parametreye odaklandığında özellikle yararlıdır. Qiu, "Kuantum bilgisi, eşlenik değişkenlerde, örneğin elektromanyetik dalgaların genliği ve fazında temsil edilir" diye ekledi. "Bununla birlikte, çoğu durumda, araştırmacıların sistemin kuantum durumunu belirlemek için bu değişkenlerden yalnızca birini - genliği veya fazı - ölçmesi gerekir. Bu durumlarda, "gürültüyü sıkıştırabilirler:" bir değişken için, örneğin genlik için düşürürken, bu durumda faz olan diğeri için yükseltirler. Heisenberg'in Belirsizlik İlkesi nedeniyle toplam gürültü miktarı aynı kalır. Yine de dağılımı, değişkenlerden biri üzerinde daha az gürültülü ölçümler mümkün olacak şekilde şekillendirilebilir.”

Sistemde Sıkıştırma Uygulamak ve Kuantum Sinyallerini Artırmak

Qiu ve ekibi, deneylerinde, sıkıştırmayı başlatmak için yeni bir tür cihaz kullanmaya odaklandı. Qiu, "Bu çalışmada, sıkıştırma için tasarlanmış yeni bir dispersiyon mühendisliği Josephson hareketli dalga parametrik amplifikatörü (JTWPA) tanıtıyoruz" dedi. "Cihaz, çift pompa çalışmasını desteklemek için seri halde birçok Josephson bağlantısı [süper iletken akımlar içeren bağlantılar] ve periyodik olarak yüklenen faz eşleştirme rezonatörleri içerir." Bu cihazla, araştırmacılar tüm sistemlerine ince ayar yaparak fotonların daha güçlü ve daha güçlendirilmiş kuantum sinyallerinde birleşmesine olanak tanıyabilirler. Bu yeni cihaz ve deneysel kurulumla buldukları sonuçlar heyecan vericiydi. Qiu, "Bu mimari, [kuantum sinyallerinin] 10 gigahertz amplifikasyon bant genişliği ile çalışırken gürültü gücünü temel kuantum sınırının 3.5 kat altına indirmesini sağladı." "Bu frekans aralığı, önceki cihazlardan neredeyse iki kat daha yüksek. Cihazımız ayrıca, araştırmacıların kuantum bilgilerini çok daha yüksek bir sinyal-gürültü oranıyla daha verimli bir şekilde okumasını sağlayabilecek geniş bant dolaşık foton çiftleri üretimini de gösteriyor.”

Kuantum bilgisayarların mevcut gelişimi, çevresel gürültüyü azaltırken kübitler arasındaki kuantum sinyallerini iyileştirmeye çalıştığından, bu deneyin sonuçları önemli olabilir. Qiu ve ekibi bu süreci araştırmaya devam ederken, çalışmalarının kuantum endüstrisindeki diğer kişileri etkileyebileceğini umuyorlar. Qiu'nun dediği gibi: "Onu diğer kuantum sistemlerine uygularsanız, okumayı geliştirmek için bir kübit sistemiyle arayüz oluşturmak veya kübitleri karıştırmak veya karanlık madde tespitinde ve iyileştirmede kullanılmak üzere cihazın çalışma frekans aralığını genişletmek için muazzam bir potansiyele sahiptir. algılama verimliliği.”

Kenna Hughes-Castleberry, Inside Quantum Technology'de ve JILA'da (Colorado Boulder Üniversitesi ile NIST arasındaki bir ortaklık) Bilim İletişimcisi'nde personel yazarıdır. Yazı ritimleri derin teknoloji, metaverse ve kuantum teknolojisini içerir.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/mit-researchers-develop-new-way-to-amplify-quantum-signals-while-reducing-noise/