FoodPro Preloader

Kinesiske forskere oppnår imponerende kvantum-entanglement rekord


Fysikere var i stand til å pakke tre qubits i hver av seks sammenklemt fotoner. Getty Images Forskere har nettopp pakket 18 qubits-de mest grunnleggende enhetene for kvantemetode-inn i bare seks raske koblede fotoner. Det er en uovertruffen tre qubits per foton, og en rekord for antall qubits knyttet til hverandre via quantum entanglement.

Fysikere var i stand til å pakke tre qubits i hver av seks sammenklemt fotoner. Getty Images

Forskere har nettopp pakket 18 qubits-de mest grunnleggende enhetene for kvantemetode-inn i bare seks raske koblede fotoner. Det er en uovertruffen tre qubits per foton, og en rekord for antall qubits knyttet til hverandre via quantum entanglement.

Så hvorfor er dette spennende?

Alt arbeidet som foregår i en konvensjonell datamaskin, inkludert hvilken som helst enhet du bruker til å lese denne artikkelen, er avhengig av beregninger ved bruk av biter som skifter frem og tilbake mellom to stater (vanligvis kalt "1" og "0"). Kvantum datamaskiner beregner ved hjelp av qubits, som i samme grad væver mellom to stater, men oppfører seg i henhold til kvartsfysikkreglene. I motsetning til konvensjonelle biter kan qubits ha ubestemte stater - verken 1 eller 0, men en mulighet for begge - og blir merkelig forbundet eller innfestet, slik at oppførelsen av en bit direkte påvirker den andre. Dette, i teorien, gir mulighet for alle slags beregninger at vanlige datamaskiner knapt kan trekke seg av. (Imidlertid er kvantemåling i sine meget tidlige eksperimentelle stadier, med forskere som fortsatt tester vannet i det som er mulig, som i denne studien.)

Oppnåelsen, ifølge Sydney Schreppler, en kvantefysiker ved University of California, Berkeley som ikke var involvert i forskningen, var sannsynligvis bare mulig fordi teamet ved University of Science and Technology of China (USTC) klarte å pakke så mange qubits inn i så få partikler.

"Hvis målet er å gjøre 18, ville måten gruppene ... ha gjort det som tidligere var å lage 18 sammenkledde partikler med en [qubit] hver, " sa hun. "Det kommer til å bli en sakte prosess."

Det tar mange sekunder å forkoble bare de seks partiklene som brukes i forsøket, sa hun - allerede en evighet i datatid, hvor en ny entanglementprosess må begynne for hver beregning. Og hver ekstra partikkel som legges til entanglementet, tar lengre tid å bli med i festen enn sist, til det punktet at det ville være helt urimelig å bygge en 18-qubit entanglement, en qubit om gangen.

(Det er mange kvanteeksperimenter som involverer mer enn 18 qubits, men i disse forsøkene er qubits ikke alle sammenklemt. I stedet forkaster systemene bare noen få nabobutikker for hver beregning.)

For å pakke hver av de seks inntrappede partiklene (fotoner, i dette tilfellet) med tre kvitter, utnyttet forskerne fotografens "flere grader av frihet", rapporterte de i et papir som ble publisert 28. juni i tidsskriftet Physical Review Letters og er også tilgjengelig på serveren arXiv.

Når en qubit er kodet inn i en partikkel, er den kodet inn i en av tilstandene partikkelen kan vende frem og tilbake mellom-som dens polarisasjon eller dens kvantespinn. Hver av disse er en "frihetsgrad". Et typisk kvantforsøk involverer bare en grad av frihet over alle involverte partikler. Men partikler som fotoner har mange frihetsgrader. Og ved å kodes med mer enn en av dem på samme tid - noe forskere har dabbled i før, men ikke til dette ekstreme, sa Schreppler - et kvantesystem kan pakke mye mer informasjon til færre partikler.

"Det er som om du tok seks biter i datamaskinen, men hver trippel i hvor mye informasjon det kunne holde, " sa Schreppler, "og de kan gjøre det ganske raskt og ganske effektivt."

Det faktum at USTC-forskerne dro av dette eksperimentet, sa hun, betyr ikke at kvantemåling eksperimenter andre steder vil begynne å involvere mange flere grader av frihet om gangen. Fotoner er spesielt nyttige for visse typer kvanteoperasjoner, sa hun - viktigst av alt, kvantet nettverk, der informasjon overføres mellom flere kvante datamaskiner. Men andre former for qubits, som de i de superledende kretsene Schreppler virker på, kan ikke ta til denne typen operasjon like enkelt.

Et åpent spørsmål fra papiret, sa hun, er om alle de inntrappede kvitteringene samhandler likt, eller om det er forskjeller mellom qubit-interaksjoner på samme partikkel- eller qubit-interaksjoner på tvers av forskjellige grader av frihet.

På veien, forskerne skrev i avisen, kan denne typen eksperimentell oppsett muliggjøre visse kvanteberegninger som frem til nå kun hadde blitt diskutert og aldri blitt tatt i bruk.

Copyright 2018 LiveScience.com, et kjøpsselskap. Alle rettigheter reservert. Dette materialet kan ikke bli publisert, kringkastet, omskrevet eller omfordelt.

Agn og bryterRussisk Team har nådd Buried Antarctic Lake, Rapporter sierLeserne svarer på september 2017-utgavenHvor skal dyrene gå som klimaendringer?Antarktiske isbreer mistet fantastisk mengde bakken i de siste åreneFlimrende Fallacy: Myten om Compact Fluorescerende Lightbulb HodepineSpacecraft oppdager partikkel akselerator på SaturnHard Rock: Asteroid Lutetia kan være et intakt igjen fra planetarisk formasjon