エンタングルメントのブレークスルーは、量子コンピューターをより近くにもたらします

Quantum Entanglementは、かつてAlbert Ainsteinによって「遠くの不気味な行動」として解雇されましたが、長い間大衆の想像力を捉え、経験豊かな科学者でさえ困惑していました。これらのデバイスはまだ初期段階にありますが、エンタングルメントは、分子、医薬品、触媒などの自然量子システムをより適切にシミュレートするなど、クラシックコンピューターができないことを行うことを可能にするものです。本日公開された新しい研究で 科学、私の同僚と私は、約20ナノメートルで分離された2つの原子核の間の量子絡み合いを示しました。 これはそれほどではないように思えるかもしれません。しかし、私たちが使用した方法は、量子情報を保存するための最も正確で信頼できるシステムの1つを使用して量子コンピューターを構築するのに役立つ実用的で概念的なブレークスルーです。コントロールとノイズのバランスをとる量子コンピューターエンジニアが直面している課題は、2つの対立するニーズのバランスをとることです。 脆弱なコンピューティング要素は、外部の干渉とノイズから保護する必要があります。しかし同時に、意味のある計算を実行するためにそれらと対話する方法がなければなりません。 これが、最初の操作量子コンピューターになっているレースにまだ多くの異なるタイプのハードウェアがある理由です。 一部のタイプは、高速操作を実行するのに非常に適していますが、ノイズに苦しんでいます。他のものはノイズから十分に保護されていますが、操作して拡大するのは困難です。核を互いに話しかけるようにします私のチームは、今日まで、2番目のキャンプに配置できるプラットフォームに取り組んできました。シリコンチップにリン原子を埋め込み、原子コアのスピンを使用して量子情報をコードしました。 有用な量子コンピューターを構築するには、同時に多くの原子核を使用する必要があります。しかし、これまで、複数の原子核を使用する唯一の方法は、それらを単一の電子に囲まれる可能性のある固体内に非常に近くに配置することでした。 私たちは通常、電子が原子の核よりもはるかに小さいと考えています。ただし、量子物理学は、宇宙に「広がる」ことができるため、複数の原子核と同時に相互作用できることが示されています。 それでも、単一の電子が広がる範囲は非常に限られています。さらに、同じ電子に核を追加すると、各核を個別に制御することが非常に困難になります。電子「電話」これまで、核は防音室に置かれた人々のようだったと言えます。彼らはすべて同じ部屋にいる限り、お互いに話すことができ、会話は本当に明確です。 しかし、彼らは外から何も聞くことができず、部屋の中に収まることができる人は非常に多くしかいません。したがって、この会話モードを拡大することはできません。私たちの新しい作品では、まるで他の部屋と通信するために人々に電話をかけたかのようです。各部屋はまだ内側が素晴らしくて静かですが、今では遠く離れていても、さらに多くの人々の間で会話をすることができます。「電話」は電子です。宇宙に広がる能力により、2つの電子はかなり距離で互いに「触れる」ことができます。 また、各電子が原子核に直接結合されている場合、核は電子間の相互作用を介して通信できます。 電子チャネルを使用して、数年前にシリコン内の原子を使用して高精度の量子動作を実行するために使用した「幾何学ゲート」と呼ばれる方法によって、核の間に量子エンタングルメントを作成しました。今 - シリコンで初めて - この方法が同じ電子に取り付けられている核のペアを超えてスケールアップできることを示しました。統合回路に合わせます私たちの実験では、リン核は20ナノメートルで分離されました。これがまだ小さな距離のように見える場合、それは次のとおりです。2つのリンの間には40未満のシリコン原子があります。 しかし、これは日常のシリコントランジスタが製造される規模でもあります。 20ナノメートルスケールで量子エンタングルメントを作成することは、長寿命のよくシールドされた核スピンキュービットを、携帯電話やコンピューターのような標準シリコンチップの既存のアーキテクチャに統合できることを意味します。 将来的には、電子を物理的に移動したり、より細長い形に絞ることができるため、エンタングルメント距離をさらに押し上げることを想定しています。私たちの最新のブレークスルーは、電子ベースの量子デバイスの進歩を、長寿命の核スピンを使用して信頼できる計算を実行する量子コンピューターの構築に適用できることを意味します。 公開 - 2025年9月24日06:00 AM #エンタングルメントのブレークスルーは量子コンピューターをより近くにもたらします