Wissenschaftler finden einen Weg, um Quantenzustände in früheren 10.000 Situationen zu verlängern

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Ein Forscherteam der Pritzker University of Molecular Engineering am College of Chicago stellte die Entdeckung einer unkomplizierten Modifikation vor, die es Quantensystemen ermöglicht, 10.000-mal länger als zuvor funktionsfähig oder „kohärent“ zu bleiben. Bonität: College of Chicago

Wenn wir es nutzen können, verspricht die quantentechnologische Innovation erstaunliche neue Optionen. Zunächst müssen die Forscher Quantensysteme überreden, um länger als ein paar Millionstel einer Sekunde im Joch zu bleiben.

Eine Belegschaft von Forschern am Pritzker College of Molecular Engineering der Universität von Chicago kündigte die Entdeckung einer einfachen Modifikation an, die es Quanteneinheiten ermöglicht, 10.000 Mal länger als zuvor betriebsbereit oder „kohärent“ zu bleiben. Trotzdem untersuchten die Experten ihren Ansatz für einen einzelnen Kurs von Quanteneinheiten, die als Qubits mit gutem Zustand bezeichnet werden. Sie sind der Ansicht, dass er auf viele andere Formen von Quantenmethoden anwendbar sein muss und daher die Quantenkonversation, das Rechnen und das Erfassen revolutionieren könnte.

Die Studie wurde am 13. August in gedruckt Wissenschaft.

“Dieser Durchbruch bildet die Grundlage für interessante neue Wege der Analyse in der Quantenwissenschaft”, sagte der direkte Erfinder der Analyse, David Awschalom, Professor für Molekulartechnik bei Liew Loved, leitender Wissenschaftler am Argonne National Laboratory und Direktor des Chicago Quantum Exchange. „Die breite Anwendbarkeit dieser Entdeckung in Verbindung mit einer bemerkenswert einfachen Implementierung ermöglicht es dieser starken Kohärenz, zahlreiche Facetten der Quantentechnik zu beeinflussen. Es ermöglicht neue Untersuchungsoptionen, die früher als unpraktisch angesehen wurden. “

Unten auf der Ebene der Atome arbeitet der Planet nach den Prinzipien der Quantenmechanik – sehr einzigartig von dem, was wir in unserem täglichen Leben über uns sehen. Diese unterschiedlichen Richtlinien könnten sich in Technologien wie nahezu nicht hackbaren Netzwerken oder extrem leistungsfähigen PCs niederschlagen. Die US-amerikanische Abteilung für Stärke hat bei einer Veranstaltung in UChicago am 23. Juli einen Entwurf für das langfristige Quanten-World Wide Web erstellt. Wesentliche technische Probleme bleiben jedoch bestehen: Quantenzustände erfordern Ein besonders ruhiger und sicherer Funktionsbereich, da sie bequem durch Schallplatten gestört werden, die von Vibrationen, Temperaturschwankungen oder elektromagnetischen Streufeldern stammen.

Experten versuchen daher, Ansätze zu finden, um das Programm so lange wie möglich kohärent zu halten. Eine vorherrschende Methode besteht darin, das Verfahren körperlich von der lauten Umgebung zu isolieren. Dies kann jedoch unhandlich und raffiniert sein. Eine zusätzliche Technik besteht darin, alle Verbrauchsmaterialien so rein wie möglich zu erstellen, was sehr teuer sein kann. Die Wissenschaftler von UChicago gingen einen unverwechselbaren Weg.

“Mit dieser Lösung werden wir nicht versuchen, den Klang in der Umgebung an seiner Stelle zu beseitigen. Wir” täuschen “die Methode so vor, dass sie den Klang nicht kennt”, sagte der Postdoktorand Kevin Miao, der ursprüngliche Autor des Papier.

Ein Forscherteam des Pritzker College of Molecular Engineering der Universität von Chicago kündigte die Entdeckung einer einfachen Modifikation an, die es Quantenprogrammen ermöglicht, 10.000 Instanzen über einen längeren Zeitraum als zuvor betriebsbereit oder „kohärent“ zu bleiben. Kredit-Geschichte: College of Chicago

In Verbindung mit den elektromagnetischen Standardimpulsen zur Steuerung von Quantensystemen wendete die Belegschaft eine weitere kontinuierliche magnetische Wechseldisziplin an. Durch gezielte Abstimmung dieser Disziplin konnten die Wissenschaftler die Elektronenspins schnell drehen und den Prozess die „Entspannung“ des Rauschens „ausschalten“ lassen.

“Um eine Vorstellung von der Theorie zu bekommen, kann es sein, als würde man auf einer Karussellkugel sitzen und überall um Sie herum schreien”, definierte Miao. “Wenn die Erfahrung fortgesetzt wird, können Sie sie einwandfrei anhören, aber wenn Sie sich schnell drehen, tritt der Klang in den Hintergrund.”

Diese bescheidene Änderung ermöglichte es der Methode, bis zu 22 Millisekunden kohärent zu bleiben, vier Größenordnungen größer als ohne die Modifikation – und dies erheblich länger als jedes zuvor beanspruchte Elektronenspinprogramm. (Zum Vergleich: Ein Wimpernschlag kann etwa 350 Millisekunden dauern.) Das Verfahren ist so ausgestattet, dass einige Arten von Temperaturschwankungen, Körpervibrationen und elektromagnetischem Rauschen, die im Allgemeinen die Quantenkohärenz zerstören, nahezu vollständig abgeschaltet werden.

Die sehr einfache Pflege könnte Entdeckungen in nahezu jedem einzelnen Bereich der Quantentechnik freischalten, erklärten die Experten.

“Diese Strategie schafft einen Weg zur Skalierbarkeit”, berichtete Awschalom. „Es sollte die Speicherung von Quanteninformationen und Fakten im Elektronenspin realistisch machen. Erweiterte Speicherzeiten ermöglichen besonders ausgefeilte Funktionen in Quanten-PCs und ermöglichen es Quanteninformationen und Fakten, die von Geräten auf Spin-Basis übertragen werden, um längere Entfernungen in Netzwerken zurückzulegen. “

Obwohl ihre Tests in einer Quantenmethode mit starkem Zustand unter Verwendung von Siliciumcarbid durchgeführt wurden, glauben die Wissenschaftler, dass die Strategie bei anderen Formen von Quantenvorrichtungen, wie supraleitenden Quantenbits und molekularen Quantentechniken, wirklich gleichwertige Ergebnisse erzielen sollte. Dieses Maß an Flexibilität ist für diese Art von technischem Durchbruch unkonventionell.

“Es gibt viele Kandidaten für die Quantentechnik, die einfach deshalb beiseite geschoben wurden, weil sie die Quantenkohärenz über längere Zeiträume nicht aufrechterhalten konnten”, erklärte Miao. „Einzelpersonen könnten jetzt neu bewertet werden, da wir auf diese Weise die Kohärenz massiv verbessern können.

“Das Ideale ist, dass es wirklich sehr schnell geht”, fügte er hinzu. “Die Wissenschaft, die es antreibt, ist kompliziert, aber die Logistik der Einbeziehung einer alternierenden magnetischen Disziplin ist wirklich einfach.”


Experten entwickeln den ersten Quantenalgorithmus, um den Klang mit riesigen Methoden zu charakterisieren


Viel mehr Infos:
KC Miao et al., “Universeller Kohärenzschutz in einem stabilen Qubit”, Wissenschaft, 13. August 2020. DOI: 10.1126 / science.abc5186

Geliefert von
Universität von Chicago

Zitat::
Wissenschaftler lernen, wie man Quantenzustände 10.000-mal länger macht (2020, 13. August)
abgerufen am 13. August 2020
von https://phys.org/news/2020-08-researchers-quantum-states-for a long time.html

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