Kvanttikverkot säilyttivät kietoutumisen ennätykselliset 10 sekuntia.

Oxfordin yliopiston tiedemiehet kehittivät kvanttiverkon, jossa käytettiin kahta eri atomia, strontiumia ja kalsiumia, ja rikkoivat 10 sekunnin mittaisen kietoutumissuoran ennätyksen. Tämä saavutus avaa tietä atomien välisten kietoutumissaikojen pidentämiseen, mikä on kriittisen tärkeää hajautettujen kvanttilaskentaverkkojen kehittämisessä.

Kvanttifysiikessä yksi lupaavimmista kehityksistä on kvanttitietokonetekniikan kehittäminen. käyttävät tiedon tallentamiseen ja käsittelyyn kvanttibittejä (). Klassisten bittien vastakohtana, jotka voivat tallentaa vain arvon 0 tai 1, kvanttibitit voivat tallentaa useita arvoja 0:n ja 1:n välillä ja käyttää näitä samanaikaisesti tiedonkäsittelyssä.

Näin kvanttibetit tarjoavat eksponentiaalisen lähestymistavan suurten datamäärien käsittelyyn, mikä voi auttaa käsittelemään sellaisia ongelmia, joiden ratkaiseminen nykypäivän nopeimmissa supertietokoneissa voi kestää vuosikymmeniä. Kvanttitietokoneita pidetään näin ollen laskennan seuraavana rajana. Kuitenkin skaalattavan kvanttilaskennan kriittinen osaosa on kvanttitietokoneiden keskeinen ilmiö.

Miksi epselisyys on tärkeää?

Vaikka kvanttibitti voi säilyttää useita arvoja samanaikaisesti, sen todellinen hyöty piilee siinä, että se on kytketyt useisiin muihin kvanttibitteihin, mikä mahdollistaa lukumäärältään monien korrelaatioiden tutkimisen yhtäaikaisesti. Tämä on mahdollista ainoastaan silloin, kun yksi kvanttibitti on kytkeytynyt toiseen kvanttibittiin, eli toinen määrää toisen tilan, vaikka ne eivät olisi fysikaalisesti yhteydessä toisiinsa.

Dolanıklisuus mahdollistaa kvanttibittien dynaamisemman vuorovaikutuksen kuin vakiintuneemmat, luonnostaan eristyneemmät yksiköt, auttamalla samalla luomaan monikubittisia loogisia porteja. Lisäksi se mahdollistaa kvanttitietokoneille monimutkaisempien tietorakenteiden käsittelyn ja auttaa ratkaisemaan joitain maailman vaikeimmista haasteista.

Tärkeintä on, että kietoutuminen mahdollistaa kvanttisolun ja -viestityksen sekä sen, että eri kvanttilaskentaprosessorit voivat jakaa tietoa jakamatta itse kvanttibittejä. Tämä helpottaa hajautetun kvantti-infrastruktuurin rakentamista ja edistää kvanttilaskennan kykyjen skaalattavaa rakentamista.

Miten Oxfordin tutkimukset auttavat?

Astronomit kokeilussaan käyttivät strontium- ja kalsiumatomeja ja sijoittivat kunkin kahteen eri paikkaan. Kun valo sitoi strontiumatomit yhteen, tiimi levitti kvanttikietoutumista paikallisilla käsittelyillä myös kalsiumatomeihin ja muodosti jaetun kvanttitilan, joka sisälsi kaikki neljä atomia.

Araştırmacıların bu kurulumda kalsiyum kullanmasının nedeni, stronsiyuma göre manyetik gürüntüye daha az duyarlı olması ve kuantum durumunu çok daha uzun süre korumak için kullanılabiliyor olmasıdır.

Tutkijoiden käyttämä kalsiumin valinta tähän kokoonpanoon johtuu siitä, että se on vähemmän herkkä magneettiselle kohinalle verrattuna strontiumiin ja sitä voidaan käyttää kvanttitilan ylläpitämiseen huomattavan pitkään.

Erikoistuneet atomityypit tarjoavat erilaisia etuja ja haitoja kuantumsovelluksille,” sanoi Oxfordin tutkija Dougal Main tiedotetiedotteessaan. “Kun kuantutietimessanne on useita atomityyppejä, voitte hyödyntää kunkin parhaita ominaisuuksia.

Tutkijat osoittivat eri atomien käytön edun säilyttämällä kvanttitouhunnan kymmenen sekunnin ajan, toisin kuin muutama millisekunti, joka saavutettiin samalla atomiryhmällä.

“Tämä voi tehdä siitä hyödyllisen tulevien kvanttiverkkojen tehtävissä, joissa useiden etäisten atomien on jaettava ja suojattava sama kvanttitila”, sanoi Oxfordin yliopiston tutkija Gabriel Araneda, joka osallistui tähän tutkimukseen, tiedotteessa.

Tähän voi sisältyä kvanttilaskenta, etäisyyksiltä suoritettavat tarkemmitta mittaukset sekä erilaisten atomikellojen vertailut.

Tutkijat julkaisivat tuloksensa Physical Review Letters -lehdessä.