Квантовая запутанность — одно из самых фундаментальных и интригующих явлений в природе. Недавние исследования запутанности оказались ценным ресурсом для квантовой коммуникации и обработки информации. Теперь ученые из Японии обнаружили стабильное квантово-запутанное состояние двух протонов на поверхности кремния, открывая двери для органического объединения классических и квантовых вычислительных платформ и потенциально укрепляя будущее квантовых вычислений. technology.
Одно из самых интересных явлений в квантовой механике - «квантовая запутанность». Это явление описывает, как определенные частицы неразрывно связаны, так что их состояния можно описать только со ссылкой друг на друга. Это взаимодействие частиц также составляет основу квантовых вычислений. Вот почему в последние годы физики искали методы создания запутанности. Однако эти методы сталкиваются с рядом инженерных препятствий, включая ограничения в создании большого количества «кубитов» (квантовые биты, основная единица квантовой информации), необходимость поддерживать чрезвычайно низкие температуры (<1 К) и использование сверхчистые материалы. Поверхности или интерфейсы имеют решающее значение в образовании квантовой запутанности. К сожалению, электроны, удерживаемые на поверхности, склонны к «декогеренции», состоянию, при котором нет определенного фазового соотношения между двумя отдельными состояниями. Таким образом, для получения стабильных когерентных кубитов необходимо определить спиновые состояния поверхностных атомов (или, что эквивалентно, протонов).
Недавно группа ученых из Японии, включая профессора Такахиро Мацумото из Городского университета Нагоя, профессора Хидехико Сугимото из Университета Тюо, доктора Такаши Охара из Японского агентства по атомной энергии и доктора Сусуму Икеда из Организации исследования ускорителей высоких энергий, признал необходимость стабильных кубитов. Изучая поверхностные спиновые состояния, ученые обнаружили запутанную пару протонов на поверхности нанокристалла кремния.
Проф. Мацумото, ведущий ученый, подчеркивает важность их исследования: «Запутывание протонов ранее наблюдалось в молекулярном водороде и играет важную роль в различных научных дисциплинах. Однако запутанное состояние обнаружено только в газовой или жидкой фазах. Теперь мы обнаружили квантовую запутанность на твердой поверхности, которая может заложить основу для будущих квантовых технологий ». Их новаторское исследование было опубликовано в недавнем выпуске журнала Физический обзор B.
Ученые изучали спиновые состояния, используя метод, известный как «спектроскопия неупругого рассеяния нейтронов», чтобы определить природу поверхностных колебаний. Моделируя эти поверхностные атомы как «гармонические осцилляторы», они показали антисимметрию протонов. Поскольку протоны были идентичны (или неразличимы), модель осциллятора ограничивала их возможные спиновые состояния, что приводило к сильной запутанности. По сравнению с запутыванием протонов в молекулярном водороде запутанность содержала огромную разницу энергий между его состояниями, что обеспечивало его долговечность и стабильность. Кроме того, ученые теоретически продемонстрировали каскадный переход терагерцовых запутанных пар фотонов с использованием запутанности протонов.
Слияние протонных кубитов с современной кремниевой технологией может привести к органическому объединению классических и квантовых вычислительных платформ, что обеспечит гораздо большее количество кубитов (106), чем доступно в настоящее время (102) и сверхбыстрой обработки для новых суперкомпьютерных приложений. «Квантовые компьютеры могут справляться со сложными задачами, такими как целочисленная факторизация и «задача коммивояжера», которые практически невозможно решить с помощью традиционных суперкомпьютеров. Это могло быть игра-изменитель квантовых вычислений в отношении хранения, обработки и передачи данных, что может даже привести к смене парадигмы в фармацевтике, безопасности данных и многих других областях », - заключает оптимистичный профессор Мацумото.
Возможно, мы находимся на пороге технологической революции в квантовых вычислениях!
ЭЛЕ Таймс
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsИспользование алгоритмов глубокого обучения, чтобы дать велосипедистам «зеленую волну» при светофоре
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsИндия внедряет инновационные технологии, позволяющие получать водород непосредственно из сельскохозяйственных остатков
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsВ исследовании говорится, что «голубой водород» вреден для климата
-
ЭЛЕ Таймсhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsMouser представляет сайт Ethernet с одной парой от Texas Instruments и Phoenix Contact