Fisikawan di Didirikan pada tahun 1701, Universitas Yale adalah universitas riset Ivy League swasta di New Haven, Connecticut. Ini adalah lembaga pendidikan tinggi tertua ketiga di Amerika Serikat dan diatur menjadi empat belas sekolah konstituen: perguruan tinggi sarjana asli, Sekolah Pascasarjana Seni dan Sains Yale dan dua belas sekolah profesional. Itu dinamai gubernur British East India Company Elihu Yale.
Yale University telah mengamati bentuk baru gesekan kuantum yang dapat membuka jalan baru di bidang optik kuantum nonlinier dan informasi kuantum, di mana sistem dengan manifold keadaan tunak multidimensi dapat digunakan sebagai qubit logis koreksi kesalahan.
Para peneliti telah secara eksperimental membatasi keadaan osilator harmonik ke manifold kuantum yang direntangkan oleh dua keadaan koheren dari fase berlawanan. Secara khusus, mereka telah mengamati keadaan kucing Schrodinger yang secara spontan keluar dari ruang hampa, sebelum membusuk menjadi campuran klasik. Hal ini dicapai dengan merancang resonator gelombang mikro superkonduktor yang sambungannya ke rendaman air dingin didominasi oleh Sebuah foton adalah partikel cahaya. Ini adalah unit dasar cahaya dan radiasi elektromagnetik lainnya, dan bertanggung jawab atas gaya elektromagnetik, salah satu dari empat gaya dasar alam. Foton tidak memiliki massa, tetapi memiliki energi dan momentum. Mereka bergerak dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa, dan dapat memiliki panjang gelombang yang berbeda, yang sesuai dengan warna cahaya yang berbeda. Foton juga dapat memiliki energi yang berbeda, yang sesuai dengan frekuensi cahaya yang berbeda.
pertukaran pasangan foton. Para peneliti membangun penelitian selama beberapa dekade, secara eksperimental mendemonstrasikan prosedur berteori hampir 30 tahun yang lalu.
Hasilnya muncul di jurnal Science dan didasarkan pada pekerjaan di lab Michel Devoret, Profesor Fisika Terapan FW Beinecke.
Komputer kuantum, sebuah teknologi yang masih dalam pengembangan, akan mengandalkan hukum mekanika kuantum untuk menyelesaikan masalah tertentu secara eksponensial lebih cepat daripada komputer klasik. Mereka akan menyimpan informasi dalam sistem kuantum, seperti putaran elektron atau tingkat energi buatan. Atom adalah komponen terkecil dari suatu unsur. Itu terdiri dari proton dan neutron di dalam nukleus, dan elektron yang mengelilingi nukleus.
atom. Disebut “qubit”, unit penyimpanan ini setara dengan kuantum klasik “ bit.” Tetapi sementara bit dapat berada dalam keadaan seperti 0 atau 1, qubit dapat secara bersamaan berada dalam keadaan 0 dan 1. Properti ini disebut superposisi kuantum; ini adalah sumber daya yang kuat, tetapi juga sangat rapuh. Memastikan integritas informasi kuantum adalah hal utama tantangan lapangan.
Zaki Leghtas, penulis pertama makalah dan peneliti pascadoktoral di Yale, menawarkan metafora berikut untuk menjelaskan bentuk baru gesekan kuantum ini:
Bayangkan sebuah bukit yang dikelilingi oleh dua cekungan. Jika Anda meletakkan bola di atas bukit, bola itu akan menggelinding ke bawah dan mengendap di salah satu baskom. Saat menggelinding, ia kehilangan energi karena gesekan antara bola dan tanah, dan ia melambat. Inilah mengapa ia berhenti di dasar baskom. Tapi gesekan juga menyebabkan bola meninggalkan jalur di belakangnya. Dengan melihat ke kedua sisi bukit dan melihat di mana rumput diratakan dan batu-batu disingkirkan, Anda dapat mengetahui apakah bola menggelinding ke baskom kanan atau kiri.
Gambar ini menggambarkan posisi partikel kuantum dalam waktu 19 mikro-detik. Warna gelap menunjukkan probabilitas tinggi partikel yang ada pada posisi yang ditentukan. Ini adalah plot evolusi waktu dari fungsi Winger W ( ⍺ ) dari sistem kuantum, dengan warna hitam sesuai dengan 1,0, putih sesuai dengan 0, dan biru sesuai dengan –0,05.
Namun, jika Anda mengganti bola dengan partikel kuantum, Anda mengalami masalah. Partikel kuantum dapat eksis di banyak keadaan pada waktu yang sama, jadi secara teori, partikel tersebut dapat menempati kedua cekungan secara bersamaan. Namun saat partikel menggelinding ke bawah, gesekan antara partikel dan bukit berdampak pada lingkungan, yang dapat diukur. Gesekan yang sama yang menghentikan partikel di bagian bawah juga mengukir jalan. Ini menghancurkan superposisi dan memaksa partikel hanya ada di satu cekungan.
Sebelumnya, para peneliti dapat memanfaatkan gesekan ini untuk menjebak partikel kuantum di cekungan tertentu. Tapi sekarang, lab Devoret mendemonstrasikan jenis gesekan baru — yang memperlambat partikel saat menggelinding, tetapi tidak mengukir jalur yang menunjukkan sisi mana yang dipilihnya. Ini memungkinkan partikel untuk secara bersamaan ada di cekungan kiri dan kanan pada saat yang bersamaan.
Masing-masing kondisi “cekungan” ini stabil dan stabil. Sementara partikel kuantum mungkin bergerak di dalam cekungan, gangguan kecil tidak akan menendangnya keluar dari cekungan. Selain itu, setiap superposisi dari dua keadaan cekungan ini juga stabil dan mantap. Ini berarti mereka dapat digunakan sebagai dasar untuk menyimpan informasi kuantum.
Secara teknis, ini disebut manifold keadaan tunak kuantum dua dimensi. Devoret dan Leghtas menunjukkan bahwa langkah selanjutnya adalah memperluas manifold dua dimensi ini menjadi empat dimensi — menambahkan dua cekungan lagi ke lanskap. Ini akan memungkinkan para ilmuwan untuk menyandikan informasi kuantum secara berlebihan dan melakukan koreksi kesalahan dalam manifold. Koreksi kesalahan adalah salah satu komponen kunci yang harus dikembangkan untuk membuat komputer kuantum praktis layak.
Penulis tambahan adalah Steven Touzard, Ioan Pop, Angela Kou, Brian Vlastakis, Andrei Petrenko, Katrina Sliwa, Anirudh Narla, Shyam Shankar, Michael Hatridge, Matthew Reagor, Luigi Frunzio, Robert Schoelkopf, dan Mazyar Mirrahimi dari Yale. Mirrahimi juga memiliki janji temu di Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique Paris-Rocquencourt.
Publikasi : Z. Leghtas, et al., “Membatasi keadaan cahaya pada manifold kuantum dengan rekayasa kehilangan dua foton,” Sains 20 Februari 2015: Vol. 347 no. 6224 hlm. 853-857; DOI: 10.1126/science.aaa2085
Salinan PDF Studi : Membatasi keadaan cahaya ke manifold kuantum dengan merekayasa kehilangan dua foton
Gambar: Michael S. Helfenbein
