Kvante-netværk fanger atomer i rekordfaste 10 sekunder.

Oxford-universitets videnskabsfolk har udviklet et kvantenet ved at bruge to forskellige atomer, strontium og calcium, og har sat en rekord med en sammenfiltringsperiode på 10 sekunder. Denne succes åbner vejen for at forlænge sammenfiltringsperioderne mellem atomerne yderligere, hvilket er af kritisk betydning for udviklingen af distribuerede kvantecomputernæt.

Kvantefysik er et område, hvor en af de mest lovende udviklinger er udviklingen af kvantecomputerteknologi. bruger kvantebits () til at lagre og behandle information. Mens klassiske bits kun kan lagre enten 0 eller 1-værdier, kan kvantebits lagre flere værdier mellem 0 og 1 og bruge dem samtidigt i databehandlingen.

Dermede tilbyder kvantebittene en eksponentiel tilnærming til at behandle store datamængder; hvilket kan hjælpe med at håndtere problemer, som de hurtigeste supercomputere i dag ville tage årtier at løse. Kvantecomputere betragtes derfor som den næste grænse for beregning. Men en kritisk komponent i skalerbar kvanteberegning er kvantedobling.

Hvorfor er fleksibilitet vigtigt?

Selvom en kvantebit kan gemme flere værdier på samme tid, ligger dens reelle fordel i, at den er forbundet med flere andre kvantebitter; hvilket muliggør undersøgelse af et stort antal korrelationer samtidigt. Dette er kun muligt, når én kvantebit er sammenfiltret med en anden kvantebit, dvs. at den ene bestemmer den andens tilstand – selv om de ikke er fysisk forbundet.

Dolankethed samme mulighed for at skabe megetkvabits logiske porte, hvilket gør det muligt for kvantebittene at interagere mere dynamisk end de standardiserede enheder, som er naturligt isoleret. Desuden muliggør det kvantecomputere at håndtere mere komplekse datastrukturer i deres beregninger og at løse nogle af de sværeste problemer, som verden hidtil har set.

Vigtigst er, at sammenfiltring muliggør kvanteteleportering og tillader forskellige kvantecomputere at dele information uden reelt at dele deres kvantebit. Dette letter opførelsen af en distribueret kvanteinfrastruktur og hjælper med at opbygge kvanteberegningsevner i skalerbar form.

Hvordan vil Oxford-forskningen hjælpe?

Forskere brugte strontium- og calciumatomer i deres eksperimenter og placerede hvert af dem i to forskellige positioner. Mens lys forbandede strontiumatomerne hinanden, spredede holdet kvanteforvikling til calciumatomerne ved hjælp af lokale manipulationer og oprettede en delt kvantestatus, som inkluderede alle fire atomer.

Årsagen til, at forskerne bruger calcium i denne opsætning, er, at det er mindre føligt over for magnetisk støj sammenlignet med strontium, og at det kan bruges til at bevare den kvantemekaniske tilstand i en meget længere periode.

Forskellige atomtyper tilbyder forskellige fordele og ulemper i forhold til kvanteapplikationer,” forklarede Oxford-forskeren Dougal Main i en pressemeddelelse. “Når der er flere atomtyper i din kvantecomputer, kan du udnytte hver og en af deres styrker bedst muligt.

Forskere har demonstreret fordeelen ved at bruge forskellige atomer ved at bevare kvantedobling i ti sekunder, i modsætning til de få millisekunders varighed, der opnås med samme atomgruppe.

“Dette kan muliggøre, at fremtidige kvantenetværk bliver nyttige til opgaver, hvor flere adskilte atomer skal dele og beskytte den samme kvantestatus,” siger Gabriel Araneda, en forsker fra Oxford University, der har deltaget i denne forskning, i en pressemeddelelse.

Det kan omfatte kvanteberegning, mere præcise målinger udført på afstande og sammenligninger af atomure af forskellige typer.

Forskerne har publiceret deres fund i tidsskriftet Physical Review Letters.