Fizicienii ”teleportează” operații logice între ioni separați

0

Fizicieni de la the National Institute of Standards and Technology (NIST) au teleportat doi ioni separați (atomi încărcați electric), arătând cm ar putea să execute sarcini niște computere cuantice în cadrul unor rețele viitoare cuantice de dimensiuni mari.

Teleportarea cunatică transferă date de la un sistem cuantic (precum un ion) la altul (cum ar fi un al doilea ion), chiar dacă cele două sunt complet izolate între ele, cum ar fi două părți separate în subsoluri diferite. În această formă reală de teleportare se transportă doar informația și nu materia, spre deosebire de ”teleportarea” din Star Trek unde se transferau ființe umane întregi sau chiar navete spațiale.

Teleportarea datelor cuantice a mai fost demonstrată și înainte, folosind ioni și o diversitate mare de alte sisteme cuantice. Însă noua muncă este prima care a teleportat o operație logică cuantică completă folosind ioni, unii dintre candidații de vârf pentru arhitectura viitoarelor computere cuantice. Experimentele sunt descrise în numărul din 31 mai a reviste Science.

„Am verificat validitatea operațiunilor logice ale celor doi biți cuantice cu o probabilitate de 85 – 87% – nu chiar perfect, însă un început foarte bun”, a declarat fizicianul Dietrich Leibfried de la NIST.

Un computer cuantic la scară reală, dacă s-ar putea construi, ar putea rezolva anumite probleme care astăzi sunt inatacabile. NIST a contribuit la eforturile globale de cercetare pentru utilizarea comportamentelor cuantice pentru tehnologii practice, inclusiv pentru eforturile de a construi computere cuantice.

Pentru ca aceste computere cuantice să se comporte așa cum se speră, ele vor avea nevoie de milioane de biți cuantici, cu ”cubiți”, dar și modalități de a conduce operațiuni cuantice în cubiți, distribuiți în mașinării și rețele pe scară largă.

Echipa NIST a teleportat o operațiune logică CNOT (o acțiuni cuantică controlată/sau nu), sau poartă logică, între doi cubiți de ioni de beriliu localizați la mai mult de 340 micrometri (o milionime dintr-un metru) în zone separate de capcane de ioni, o distanță care exclude orice fel de interacțiune substanțială directă. O operațiune CNOT întoarce cel de-al doilea cubit de la 0 la 1, sau vice-versa, doar dacă primul cubit este 1; nu se întâmplă nimic dacă primul cubit este 0. În tradiția tipică cuantică, ambii cubiți pot fi în supra-poziție în care ambii pot avea atât valoarea 1 cât și valoarea 0 în același timp.

Procesul de teleportare de la NIST se bazează pe entanglement, care leagă proprietățile cuantice ale particulelor chiar și atunci când sunt separate. Un ”mesager” pereche al unor perechi entangled de ioni de magneziu este folosit pentru transferul informației între ioni de beriliu.

Echipa NIST a descoperit că propriul proces CNOT de entanglement pentru doi ioni de magneziu – un pas inițial crucial – cu o rată de succes de 95%, în timp ce operațiunea logică completă a avut o rată de succes de 85 – 87%.

„Teleportarea prin poartă ne permite să construim o poartă logică între doi ioni separați care posibil să nu fi interacționat niciodată până atunci”, a spus Leibfried. ”Trucul este că fiecare dintre ei au ca pereche o altă pereche de ioni în entanglement, iar această resusrsă, distribuită în poartă ne permite să facem acest truc cuantic ce nu are nicio asemănare clasică.”

„Perechile de mesageri în entanglement pot fi produse într-o piesă dedicată din computer și apoi trimise separat către cubiți ce au nevoie să fie conectați ărintr-o poartă logică, aceștia aflându-se în locații diferite!, a adăugat Leibfried.

Munca NIST a integrat pentru prima dată, într-un singur experiment, mai multe operațiuni esențiale pentru construcția unor computere cuantice pe scară largă, bazate pe ioni, inclusiv controlul unor tipuri diferite de ioni, transport de ioni și operațiuni de entanglement asupra unor subseturi selecționate ale sistemului.

Pentru a verifica că au reușit construcția unei porți CNOT, oamenii de știință au pregătit primul cubit în 16 combinații diferite ale stării inițiale și apoi au măsurat rezultatul celui de-al doilea cubit. Acest lucru a produs un o ”tablă a adevărului” cuantică, generalizată ce a demonstrat validitatea întregului proces.

În afara generării tablei adevărului, oamenii de știință au cercetat consistența datelor rulând operațiunile de mai multe ori pentru a identifica sursele de eroare în aceste experiment. Această tehnică este considerată o unealtă importantă în procesele informaționale cuantice caracteristice în experimente viitoare.

Munca a fost susținută de the Office of the Director of National Intelligence, the Intelligence Advanced Research Projects Activity și the Office of Naval Research.

Sursa articolului: Materiale oferite de National Institute of Standards and Technology (NIST). notă: conșinutul poate fi editat ca stil și mărime.

sursa: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190530141539.htmAflă cum să scapi de oboseală și să-ți crești nivelul de vitalitate

Share.

About Author

Razvan este arhitect, ca si formare, un spirit-ghid, ca si chemare.

Leave A Reply

Citește articolul precedent:
S-a descoperit o nouă proprietate a luminii

O echipă de cercetători afiliați la diverse instituții din Spania și din SUA au anunțat că au descoperit o nouă...

Închide