Australian kansallisen yliopiston (ANU) tutkijaryhmän johtama uusi tutkimus on hahmotellut tavan saavuttaa tarkempia mittauksia mikroskooppisista objekteista kvanttitietokoneiden avulla - askel, joka voi osoittautua hyödylliseksi valtavassa valikoimassa seuraavan sukupolven teknologioita, mukaan lukien biolääketieteellinen. aistiminen.

 

Suuren arkipäivän esineen, kuten auton, erilaisten yksittäisten ominaisuuksien tutkiminen on melko yksinkertaista: autolla on hyvin määritelty sijainti, väri ja nopeus. Tästä tulee kuitenkin paljon hankalampaa, kun yritetään tutkia mikroskooppisia kvanttiobjekteja, kuten fotoneja – pieniä valon hiukkasia.

 

Tämä johtuu siitä, että tietyt kvanttiobjektien ominaisuudet ovat yhteydessä toisiinsa, ja yhden ominaisuuden mittaaminen voi häiritä toista ominaisuutta. Esimerkiksi elektronin paikan mittaaminen vaikuttaa sen nopeuteen ja päinvastoin.

 

Tällaisia ​​ominaisuuksia kutsutaan konjugaattiominaisuuksiksi. Tämä on suora osoitus Heisenbergin kuuluisasta epävarmuusperiaatteesta – ei ole mahdollista mitata samanaikaisesti kahta kvanttiobjektin konjugoitua ominaisuutta mielivaltaisella tarkkuudella.

 

Pääkirjoittajan ja ANU Ph.D:n mukaan. tutkija Lorcán Conlon, tämä on yksi kvanttimekaniikan määrittelevistä haasteista.

"Pystyimme suunnittelemaan mittauksen kvanttiobjektien konjugaattiominaisuuksien määrittämiseksi tarkemmin. On huomattava, että yhteistyökumppanimme pystyivät toteuttamaan tämän mittauksen useissa laboratorioissa ympäri maailmaa", Conlon sanoi.

"Lisää  ovat ratkaisevan tärkeitä ja voivat puolestaan ​​avata uusia mahdollisuuksia kaikenlaisille teknologioille, mukaan lukien biolääketieteen tunnistus, laseretäisyys ja kvanttiviestintä.

 

Uusi tekniikka pyörii kvanttijärjestelmien omituisen omituisuuden ympärillä, joka tunnetaan sotkeutumisena. Tutkijoiden mukaan sotkemalla kaksi identtistä  ja mittaamalla niitä yhdessä, tiedemiehet voivat määrittää niiden ominaisuudet tarkemmin kuin jos ne mitataan yksittäin.

"Soitolla kaksi identtistä kvanttijärjestelmää voimme saada lisää tietoa", toinen kirjoittaja tohtori Syed Assad sanoi. "Kvanttijärjestelmän minkä tahansa ominaisuuden mittaamiseen liittyy väistämätöntä kohinaa. Yhdistämällä nämä kaksi pystymme vähentämään tätä melua ja saamaan tarkemman mittauksen."

 

Teoriassa on mahdollista sotkea ja mitata kolme tai useampia kvanttijärjestelmiä vieläkin paremman tarkkuuden saavuttamiseksi, mutta tässä tapauksessa kokeet eivät olleet yhtäpitäviä teorian kanssa. Siitä huolimatta kirjoittajat luottavat siihen, että tulevaisuuden kvanttitietokoneet pystyvät voittamaan nämä rajoitukset.

"Kvanttitietokoneet, joissa on virhekorjatut kubitit, pystyvät mittaamaan kannattavasti yhä useammalla kopioilla tulevaisuudessa", Conlon sanoi.

 

Professori Ping Koy Lamin, A*STAR-pääkvanttitutkijan, Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) mukaan, yksi tämän työn tärkeimmistä vahvuuksista on, että kvanttiparannuksia voidaan edelleen havaita meluisissa skenaarioissa.

"Käytännön sovelluksissa, kuten biolääketieteellisissä mittauksissa, on tärkeää, että voimme nähdä edun myös silloin, kun signaali on väistämättä upotettu meluiseen todelliseen ympäristöön", hän sanoi.

 

Tutkimuksen suorittivat ARC:n kvanttilaskenta- ja viestintäteknologian huippuosaamisen keskuksen (CQC2T) asiantuntijat yhteistyössä A*STARin materiaalitutkimuksen ja -tekniikan instituutin (IMRE), Jenan yliopiston, Innsbruckin yliopiston tutkijoiden kanssa. ja Macquarien yliopistossa. Amazon Web Services teki yhteistyötä tarjoamalla tutkimus- ja arkkitehtuuritukea sekä tuomalla saataville Rigetti Aspen-9 -laitteen Amazon Bracketin avulla.

 

Tutkijat testasivat teoriaansa 19 eri kvanttitietokoneella kolmella eri alustalla: suprajohtavilla, loukkuun jääneillä ioneilla ja fotonikvanttitietokoneilla. Nämä maailman johtavat laitteet sijaitsevat eri puolilla Eurooppaa ja Amerikkaa, ja ne ovat käytettävissä pilvipalvelussa, joten tutkijat ympäri maailmaa voivat muodostaa yhteyden ja tehdä tärkeää tutkimusta.

Kääntää "