Quantum leap: enchevêtrement des ondes de son macroscopique macroscopique ouvre la manière pour évoluer Calcul quantique
10 février 2024 – Une étude révolutionnaire du Université de ChicagoL’école de l’ingénierie moléculaire de Pritzker de Pritzker (UCHicago PME) a démontré une enchevêtrement haute fidélité entre deux résonateurs d’ondes acoustiques macroscopiques, marquant un pas en avant significatif dans la poursuite de l’informatique quantique évolutive. Publié vendredi dans Communications de la natureLes défis de la recherche La compréhension conventionnelle de la mécanique quantique et ouvre de nouvelles avenues pour la construction de puissants processeurs quantiques.
«Beaucoup de groupes de recherche ont réussi à emputier de très petites choses, jusqu’à l’électron unique», explique Ming-Han Chouco-premier auteur de l’étude et maintenant au Amazon Web Services Center of Quantum Computing. « Mais nous avons démontré un enchevêtrement entre deux objets massifs, et il importance, il est montré que notre plate-forme est évolutive – un élément crucial pour la construction d’un grand processeur quantum. »
Une histoire de l’innovation phonon
Le laboratoire du professeur Cleland est à l’avant-garde de la recherche Phonon depuis des années. Ils ont été le premier à créer et à détecter avec succès les phonons simultanément, et auparavant un enchevêtrement démontré entre deux phonons. Cette dernière percée s’appuie sur ce fondement, atteignant l’intrication avec une fidélité significativement plus élevée et démontrant le potentiel pour des états complexes.
Ce travail de pionnier a obtenu une reconnaissance significative, notamment une bourse de faculté de Vannevar Bush en 2024 du ministère de la Défense, décernée à Cleland pour poursuivre en davantage l’informatique quantique à base de phonons.
Pontant la fracture quantique-classique
Les implications de cette recherche s’étendent au-delà des progrès techniques. «La sagesse conventionnelle a été que la mécanique quantique régit les plus petites échelles, tandis que la physique classique gouverne l’échelle humaine», explique Cland. « Notre capacité à enchevêtrer Massive obtient à travers le mouvement collectif repousse cette frontière. Le domaine où le chat de Schrödinger existe devient plus grand à chaque avance. » Cela fait référence à l’expérience de pensée famée illustrant la nature contre-intuitive de la superposition quantique.
Comment le système fonctionne: Qubits et résonateurs acoustiques
Le dispositif de l’équipe se compose de deux résonateurs d’onde acoustique de surface, chacun hébergé sur une puce séparée avec un support mécanique dédié. Chacun Resonator est connecté Pour un qubit supraconducteur, qui agit comme l’interface pour générer et détecter les états phonon enchevêtrés. Les chercheurs ont réussi à avoir démontré une enchevêtrement à haute fidélité entre ces grands résonateurs, à la fois physiquement séparés et pendant le fonctionnement.
«Auparavant, un enchevêtrement a été démontré, mais avec une fidélité limitée», explique Qiao. «Nous avons montré que nous allons aller plus loin, en préparant des états enchevêtrés plus compliqués, peut-être même encodant des informations logiques.» Cette capacité à créer des états plus complexes est vitale pour effectuer des calculs complexes de qualité.
Le chemin à terme: prolonger le temps de cohérence
Pendant une réalisation significative, l’équipe de recherche reconnaît le prochain défi critique: étendre le temps de cohérence des résonateurs. Cohérence du temps fait référence à la durée de l’enchevêtrement qui peut être maintenue avant sa dégrades. Actuellement, les résonateurs maintiennent un enchevêtrement pour environ 300 nanosecondes. L’augmentation de celle-ci à plus de 100 microsecondes est cruciale pour permettre un dialogue plus puissant et un calcul quantique distribué – composants clés des futurs réseaux quantiques.
«Notre résonateur Mécanique a une durée de vie relativement courte, qui limite les performances», explique Chou. « Le prochain step est clair: nous améliorerons la durée de vie mécanique des résonateurs. » Heureusement, les techniques établies de SEVERAL en acoustique quantique peuvent atteindre cette amélioration importante, et l’équipe prévoit de les mettre en œuvre dans les futures itérations de l’appareil.
Implications pour la future of Quantum Technology
Cette recherche représente un saut majeur en avant dans le domaine de l’informatique quantique. En démontrant l’enchevêtrement dans des objets macroscopiques et en présentant une plate-forme scalable, l’équipe de l’Université de Chicago a ouvert de nouvelles possibilités passionnantes pour construire des processeurs quantiques robustes et puissants.