İllinoys Universitetinin Qreyncer Mühəndislik Kolleci tərəfindən

Andrew Zinin tərəfindən redaktə edilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Tək istiqamətli dalğaötürənə qoşulmuş iki kubit dolaşıq sabit vəziyyətə gətirilə bilər. Mənbə: Wolfgang Pfaff-ın nəzakəti.

Kvant sistemindən ətraf mühitə qaçılmaz enerji və informasiya sızması kvant texnologiyasının düşmənidir. İndi tədqiqatçılar sübut ediblər ki, bu, kvant texnologiyalarının standart klassik texnologiyalar üçün əlçatmaz olan tapşırıqları yerinə yetirmək üçün istifadə etdiyi “resurs” olan dolaşıqlıq yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

İllinoys Urbana-Champaign Universiteti və Çikaqo Universitetinin fizikləri arasında aparılan əməkdaşlıq, xarici idarə olunan kvant sisteminin dağılma yolu ilə dolaşıqlığa nail olduğu nəzəri bir proqnozu həyata keçirdi. İlkin proqnoz yüksək dərəcədə ideallaşdırılmış mühitlərə əsaslansa da, tədqiqatçılar bu fenomeni laboratoriya şəraitində bir cüt superkeçirici kubit ilə həyata keçirmək üçün sintetik sıxma adlı yeni bir texnika hazırladılar.

Bundan əlavə, yaranan dolaşıqlıq sabit vəziyyətdədir, yəni prinsipcə, o, ixtiyari olaraq böyük məsafələrdə qeyri-müəyyən müddətə saxlanıla bilər. Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, bu texnika mövcud dolaşıqlıq yaratmaq metodlarına daha möhkəm və etibarlı alternativ kimi perspektivlidir.

“Keçmişdə dolaşıqlıq yaratmaq, sistemin müxtəlif hissələrində bir sıra əməliyyatlar yerinə yetirmək və sonra onları bir-birindən uzaqlaşdırmaq demək idi”, – əməkdaşlığın İllinoys hissəsinə rəhbərlik edən İllinoys Universitetinin Urbana-Şampeyn Fizika Bölməsinin fizika professoru Volfqanq Pfaff dedi. “Təsəvvür edə biləcəyiniz kimi, nəqliyyat mərhələsində işlər pis gedir və ətraf mühitin səs-küyü diqqətlə hazırlanmış xüsusiyyətləri korlayır. Biz göstərdik ki, nəqliyyat mərhələsini tamamilə keçmək mümkündür.”

“Bu ideya uzun müddətdir nəzəri diqqəti cəlb edir, çünki kvant dolaşıqlığı ilə bağlı təcrübəmizə ziddir”, – əməkdaşlığın Çikaqo hissəsinə rəhbərlik edən Çikaqo Universitetinin Pritzker Molekulyar Mühəndislik Məktəbinin molekulyar mühəndislik professoru Aashish Clerk bildirib. “Onu bir anda hazırlayıb çürüməsini izləmək əvəzinə, bu sistemdə təbii relaksasiya nöqtəsi kimi ortaya çıxır. Bu, sanki soyuqluğu qorumaq üçün istiliyi pompalamaq əvəzinə, dolaşıqlığı qorumaq üçün xarici təsirləri pompalayan bir “soyuducuya” sahib olmaq kimidir.”

Bu tədqiqat bu yaxınlarda Physical Review X jurnalında dərc edilib .

Kvant dolaşıqlığı, sistemin müxtəlif hissələrinin qeyri-kvant vasitələrlə izah edilə bilməyən korrelyasiyaları göstərdiyi bir fenomendir. Kvant informasiya texnologiyası bu korrelyasiyalardan başqa cür qeyri-mümkün və ya praktik olmayan tapşırıqları yerinə yetirmək üçün istifadə edir. Əksər mütəxəssislər hesab edirlər ki, bu texnologiyanı onun əsl potensialının reallaşdırıla biləcəyi sahələrə çevirmək üçün fiziki olaraq ayrılmış vahidlərin birləşdirilməsi tələb olunacaq. Beləliklə, vahidlərin dolaşıqlığı paylaşması üçün yaxşı bir yol olmalıdır.

Mövcud dolaşıqlığın paylanması metodları müxtəlif obyektləri bir yerdə hazırlayır və sonra onları fərqli yerlərə ötürür. Daşınma zamanı obyektlər dolaşıqlığın aşınmasına səbəb olan xarici təsirlərə və istənməyən səs-küyə məruz qalırlar ki, bu da dekoherens adlanan bir prosesdir. Bu təsirlərin idarə olunması kvant texnologiyasının praktik fayda ilə həyata keçirilməsində ən əhəmiyyətli maneələrdən biri olmuşdur.

Pfaff dedi: “Maraqlı sual, dekoherensiyaya qarşı həssas olan bu nəqliyyat mərhələsinə ehtiyacımız olub-olmamasıdır. Zərrəcikləri həssas vəziyyətdə daşımadan uzaqdan dolaşıqlığa nail ola bilərikmi?”

Nəzəriyyəçilər, kaskad adlanan bir konstruksiyadan istifadə edərək ayrılmış obyektlər arasında uzaqdan dolaşıqlığa nail olmağın bir yolunu müəyyən ediblər. Atomlar (və ya ifrat keçirici kubitlər) kimi bir sıra kvant obyektləri davamlı olaraq işığı udmaq və yaymaq üçün hazırlanmışdır. Bu işığın bir hissəsi ətraf mühitə yayılır. Xarici işıq dağılmış işığı tarazlaşdıran bir şəkildə daxil edilərsə, sabit bir vəziyyət yaranır. Bu sabit vəziyyətin diqqətlə layihələndirilməsi atomların və ya kubitlərin dolaşıqlığa məruz qalmasına səbəb ola bilər.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Klerk bildirib ki, “Ümumi sistem xarici mühitlə təmasda olsa və tarazlıqdan kənarda olsa da, təbii olaraq müəyyən hissələrinin dolaşdığı bir istirahət nöqtəsinə doğru təkamül edir. Bundan əlavə, kvant hissəciklərinin heç vaxt hərəkət etməsinə ehtiyac yoxdur. Onlar sadəcə ünsiyyət qurma qabiliyyətinə ehtiyac duyurlar.”

Kaskadlı kvant sistemləri əldə edilsə də, səs-küy və aparat qüsurları səbəbindən dolaşıqlığın keyfiyyəti ümumiyyətlə digər metodlarla müqayisədə daha aşağıdır. Tədqiqatçılar bu “real dünya” effektlərini izah edən və sistemi əhəmiyyətsiz edəcək şəkildə tənzimləyən bir çərçivə kimi sintetik sıxmağı təqdim etdilər.

Pfaff dedi: “Mən əvvəllər kaskadlı kvant sistemləri ilə işləmişəm, amma məhz professor Klerk və onun tədqiqat qrupu ilə işləməklə yüksək keyfiyyətli sabit vəziyyət dolaşıqlığının bu proqnozunu həyata keçirə bildik. Onların sintetik sıxılma ilə bağlı nəzəri təklifi orijinal modelin ideallaşdırılmış mühitinin düzgün eksperimental parametrləri tənzimləməklə təkrarlana biləcəyini deyir. Bu, problemi laboratoriyada dəqiq tənzimləməyə qədər azaldır.”

İki kubitli sistemdə sintetik sıxılmanı nümayiş etdirən İllinoys və Çikaqo qrupları hazırda prosesi çoxkubitli sistemlərə də genişləndirmək üzərində işləyirlər. Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, bu texnika kvant məlumatlarını səs-küylü və itkili kanallar vasitəsilə birbaşa ötürməyə ehtiyac olmadan kvant kompüterlərinin şəbəkələşdirilməsi üçün perspektivlidir.

Pfaff bildirib ki, “Qarşıdakı iş bu cür sistemdə müxtəlif protokolların necə tətbiq oluna biləcəyini və bunun nəticəsində əldə ediləcək üstünlüyün, əgər varsa, müəyyən edilməsini müəyyən etmək olacaq”.

Klerk əlavə etdi: “Bizim üçün xüsusilə maraqlı yollardan biri dolaşıqlıq distilləsidir. Hazırda əldə edə biləcəyimiz dolaşıqlıq dərəcəsi olduqca yaxşıdır, lakin hələ də nəzəri limitdən aşağıdır. Aşağı dolaşıqlığa malik kubitlər toplusunun birləşdirilə biləcəyi protokollar mövcuddur ki, onlardan bir neçəsi çox yüksək dərəcədə dolaşıqlığa malikdir. Belə bir protokol bizə bu sistemlə faktiki kvant hesablama əməliyyatları aparmağa imkan verərdi.”

Bu tədqiqatın digər iştirakçıları İllinoys Urbana-Şampeyn Universitetindən Abdullah İrfan, Kauşik Sinqirikonda, Maykl Mollenhauer və Xio Cao; və Çikaqo Universitetindən Mingxing Yao və Endryu Lingenfelterdir.

Nəşr detalları

Abdullah İrfan və digərləri, Kaskadlı Kvant Şəbəkəsində Uzaqdan Dolaşıqlığın Avtonom Stabilləşdirilməsi, Fiziki İcmal X (2026). DOI: 10.1103/z6zz-vw5q

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal X 

Əsas anlayışlar

Tarazlıqsız statistik mexanikaKvant rabitəsi, protokollar və texnologiyaKvant korrelyasiyaları, təməlləri və formalizmTarazlıqsız sistemlər

İllinoys Universiteti Qreyncer Mühəndislik Kolleci tərəfindən təmin edilir