Ný rannsókn undir forystu hóps vísindamanna við The Australian National University (ANU) hefur lýst leið til að ná nákvæmari mælingum á smásæjum hlutum með því að nota skammtatölvur - skref sem gæti reynst gagnlegt í gríðarlegu úrvali næstu kynslóðar tækni, þar á meðal lífeindafræðilega. skynjun.
Það er frekar einfalt að skoða hina ýmsu einstaka eiginleika stórs hversdagslegra hluta eins og bíls: bíll hefur vel afmarkaða staðsetningu, lit og hraða. Hins vegar verður þetta mun erfiðara þegar reynt er að skoða smásæ skammtahluti eins og ljóseindir — pínulitlar ljósagnir.
Það er vegna þess að ákveðnir eiginleikar skammtahluta eru tengdir og mæling á einum eiginleika getur truflað annan eiginleika. Til dæmis mun mæling á staðsetningu rafeindar hafa áhrif á hraða hennar og öfugt.
Slíkir eiginleikar eru kallaðir samtengdir eiginleikar. Þetta er bein birtingarmynd hinnar frægu óvissureglu Heisenbergs — það er ekki hægt að mæla samtímis tvo samtengda eiginleika skammtahluts með handahófskenndri nákvæmni.
Samkvæmt aðalhöfundi og ANU Ph.D. Rannsakandi Lorcán Conlon, þetta er ein af skilgreindum áskorunum skammtafræðinnar.
„Við gátum hannað mælingu til að ákvarða samtengda eiginleika skammtahluta með nákvæmari hætti. Merkilegt nokk gátu samstarfsmenn okkar innleitt þessa mælingu á ýmsum rannsóknarstofum um allan heim,“ sagði Conlon.
„Meira nákvæmar mælingar skipta sköpum og geta aftur opnað nýja möguleika fyrir alls kyns tækni, þar á meðal líflæknisfræðilega skynjun, leysigeisla og skammtasamskipti.“
Nýja tæknin snýst um undarlegan sérkenni skammtakerfis, þekkt sem flækja. Samkvæmt vísindamönnum, með því að flækja tvo eins skammtahlutir og með því að mæla þá saman geta vísindamenn ákvarðað eiginleika þeirra nákvæmari en ef þeir væru mældir hver fyrir sig.
„Með því að flækja tvö eins skammtakerfi, getum við aflað frekari upplýsinga,“ sagði meðhöfundur Dr. Syed Assad. „Það er óhjákvæmilegur hávaði sem tengist því að mæla hvaða eiginleika skammtakerfis sem er. Með því að flækja þetta tvennt, getum við dregið úr þessum hávaða og fengið nákvæmari mælingu.“
Fræðilega séð er hægt að flækja og mæla þrjú eða fleiri skammtakerfi til að ná enn betri nákvæmni, en í þessu tilviki náðu tilraunirnar ekki að samræmast kenningunni. Engu að síður eru höfundar þess fullvissir að skammtatölvur framtíðarinnar muni geta sigrast á þessum takmörkunum.
„Skammtatölvur með villuleiðréttum qubitum munu geta mælt með fleiri og fleiri eintökum í framtíðinni,“ sagði Conlon.
Samkvæmt prófessor Ping Koy Lam, A*STAR yfirskammtafræðingi við Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), er einn af helstu styrkleikum þessarar vinnu að enn er hægt að sjá skammtaaukningu í hávaðasömum aðstæðum.
"Fyrir hagnýt forrit, eins og í lífeðlisfræðilegum mælingum, er mikilvægt að við getum séð kosti jafnvel þegar merkið er óhjákvæmilega innbyggt í hávaðasamt raunverulegt umhverfi," sagði hann.
Rannsóknin var unnin af sérfræðingum hjá ARC Center of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T), í samvinnu við vísindamenn frá A*STAR Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), háskólanum í Jena, háskólanum í Innsbruck, og Macquarie University. Amazon Web Services var í samstarfi með því að veita rannsóknar- og byggingarstuðningi og með því að gera Rigetti Aspen-9 tækið aðgengilegt með Amazon Bracket.
Rannsakendur prófuðu kenningu sína á 19 mismunandi skammtatölvum, á þremur mismunandi kerfum: ofurleiðandi, föstum jónum og ljóseindaskammtatölvum. Þessi leiðandi tæki eru staðsett víðsvegar um Evrópu og Ameríku og eru aðgengileg í skýi, sem gerir vísindamönnum um allan heim kleift að tengjast og framkvæma mikilvægar rannsóknir.
