Kinesiske Forskere Opnår Forbløffende Quantum-Entanglement Record

{h1}

Et hold på kinas universitet for videnskab og teknologi pakket tre kugler i hver af seks partikler for at trække den hidtil usete feat ud.

Forskere har netop pakket 18 qubits - de mest basale enheder af quantum computing - i kun seks mærkeligt forbundne fotoner. Det er en hidtil uset tre qubits per foton, og en rekord for antallet af qubits forbundet med hinanden via quantum entanglement.

Så hvorfor er det spændende?

Alt arbejde, der foregår i en almindelig computer, herunder hvilken enhed du bruger til at læse denne artikel, er afhængig af beregninger ved hjælp af bits, som skifter frem og tilbage mellem to stater (normalt kaldet "1" og "0"). Kvantumcomputere beregner brug af qubits, som ligeledes vækker mellem to stater, men opfører sig i henhold til kvantefysikens regler. I modsætning til konventionelle bits kan qubits have ubestemte stater - hverken 1 eller 0, men en mulighed for begge - og bliver mærkeligt forbundet eller indviklet, så adfærden af ​​en bit direkte påvirker den anden. Dette, i teorien, giver mulighed for alle mulige beregninger, at regelmæssige computere næsten ikke kan trække sig af. (Lige nu er kvantecomputere i sine meget tidlige eksperimentelle faser, med forskere, der stadig tester vandene i hvad der er muligt, som i dette studie.)

Opnåelsen, ifølge Sydney Schreppler, en kvantefysiker ved University of California, Berkeley, der ikke var involveret i forskningen, var sandsynligvis kun mulig, fordi holdet ved University of Science and Technology of China (USTC) formåede at pakke så mange qubits i så få partikler. [6 rare fakta om tyngdekraften]

"Hvis målet er at gøre 18, ville måden grupperne... have gjort, at i fortiden er at lave 18 sammenkædede partikler med en [qubit] hver," sagde hun. "Det bliver en langsom proces."

Det tager mange sekunder at forkoble kun de seks partikler, der anvendes i eksperimentet, sagde hun - allerede en evighed i computer tid, hvor en ny entanglement proces skal begynde for hver beregning. Og hver ekstra partikel, der tilføjes til indvinding, tager længere tid at deltage i festen end sidst, til det punkt, at det ville være fuldstændig urimeligt at opbygge en 18-qubit entanglement, en qubit ad gangen.

(Der er masser af kvanteeksperimenter, der involverer mere end 18 qubits, men i disse eksperimenter er qubitsne ikke alle sammenklemt. I stedet forkaster systemerne kun nogle nabobindinger til hver beregning.)

For at pakke hver af de seks indviklede partikler (fotoner i dette tilfælde) med tre qubits udnyttede forskerne fotonernes "flere frihedsgrader", rapporterede de i et papir, der blev udgivet 28. juni i tidsskriftet Physical Review Letters og er også tilgængelig på serveren arXiv.

Når en qubit er kodet ind i en partikel, er den kodet til en af ​​staterne, hvor partiklen kan vende frem og tilbage mellem - som dens polarisation eller dens kvantespind. Hver af dem er en "grad af frihed." Et typisk kvantforsøg involverer kun en grad af frihed på tværs af alle involverede partikler. Men partikler som fotoner har mange frihedsgrader. Og ved kodning ved hjælp af flere af dem på samme tid - noget forskere har dabbled i før, men ikke i denne ekstreme, sagde Schreppler - et kvantesystem kan pakke meget mere information til færre partikler.

"Det er som om du tog seks bits i din computer, men hver enkelt tredoblet i hvor meget information det kunne holde," sagde Schreppler, "og de kan gøre det ret hurtigt og ret effektivt."

Den kendsgerning, at USTC-forskerne udførte dette eksperiment, sagde hun, betyder ikke, at kvantemåling eksperimenter andre steder begynder at involvere mange flere grader af frihed ad gangen. Fotoner er særligt nyttige til bestemte typer kvanteoperationer, sagde hun - vigtigst af alt, kvantumnetværk, hvor information transmitteres mellem flere kvantecomputere. Men andre former for qubits, som de i de superledende kredsløb, Schreppler virker på, kan ikke tage til denne form for operation lige så nemt.

Et åbent spørgsmål fra papiret, sagde hun, er, om alle de indviklede qubits interagerer lige, eller om der er forskelle mellem qubit-interaktioner på de samme partikel- eller qubit-interaktioner på tværs af forskellige frihedsgrader.

Ned af vejen skrev forskerne i papiret. Denne form for eksperimentel opsætning kunne muliggøre visse kvanteberegninger, der indtil videre kun var blevet diskuteret og aldrig blevet sat i aktion.

Oprindeligt udgivet den WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com