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2024-03-06 16:47:03
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わかりました！ (a) 物理システムの図と、(b) 誘導ラマンエミッターのエネルギー準位図。 クレジット: Physical Review Research (2024)。 DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.013150
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(a) 物理システムの図と、(b) 誘導ラマンエミッターのエネルギー準位図。 クレジット: Physical Review Research (2024)。 DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.013150
コンスタンツ大学の 2 人の物理学者は、量子コンピューターでの安定した情報交換を可能にする方法を開発しています。 主役は量子ビットを「飛ばす」光子。
量子コンピューターは、情報技術における次の大きな進化のステップと考えられています。 これらは、今日のコンピューターでは解決できない、あるいは解決するには長い年月がかかるコンピューティング問題を解決すると期待されています。 世界中の研究グループが量子コンピューターの実現に取り組んでいます。 これは決して簡単なことではありません。なぜなら、このようなコンピュータの基本コンポーネントは、 量子ビット 量子ビットは非常に壊れやすいものです。
1種類の 量子ビット で構成されています 固有角運動量 (スピン) 単一電子つまり、それらは原子のスケールです。 このような脆弱なシステムを完全な状態に保つのは非常に困難です。 これらの量子ビットを 2 つ以上相互接続することはさらに困難です。 では、量子ビット間の安定した情報交換はどのようにして実現できるのでしょうか?
フライング量子ビット
コンスタンツの二人の物理学者ベネディクト・ティソとグイド・ブルカードは現在、量子ビット間の情報交換が、光子を輸送手段として使用することでどのように成功するかについての理論モデルを開発した。 量子情報。 一般的な考え方は、物質量子ビットの情報内容 (電子スピン状態) が「飛行量子ビット」、つまり 光子。 光子は、電磁放射場を構成する基本的な構成要素を構成する光量子です。
新しいモデルの特別な機能は、量子ビットを光子に変換するために使用される誘導ラマン放射です。 この手順により、フォトンをより詳細に制御できるようになります。 「私たちが提案しているのは、 パラダイムシフト 光子の生成中の制御の最適化から、飛行量子ビットにおける光パルスの時間的形状の直接最適化までです」とバーカード氏は説明する。
ティソ氏は、基本的な手順をインターネットと比較しています。「古典的なコンピューターには、電子の形でチップ上にエンコードされたビットがあります。情報を長距離に送信したい場合は、ビットの情報内容が変換されます。」光ファイバーを通じて伝送される光信号に変換されます。」
量子コンピューターにおける量子ビット間の情報交換の原理は非常に似ています。「ここでも、情報を簡単に送信できる状態に変換する必要があります。光子はこれに最適です」とティソ氏は説明します。
研究というのは、 出版された ジャーナル「フィジカル・レビュー・リサーチ」に掲載されました。
光子を制御するための 3 つのレベルのシステム
「いくつかの側面を考慮する必要があります」とティソ氏は言う。 「私たちは、情報が流れる方向だけでなく、情報がいつ、どのくらい速く、どこに流れるかを制御したいと考えています。そのため、高度な制御を可能にするシステムが必要です。」
研究者の方法では、共振器で増強された誘導ラマン放射によってこの制御が可能になります。 この用語の背後には、多段階の手順につながる 3 つのレベルのシステムがあります。 これらの段階により、物理学者は生成される光子を制御できるようになります。 「ここには光子を制御するために操作できる『さらに多くのボタン』があります」とティソ氏は言う。
誘導ラマン放出は物理学において確立された方法です。 ただし、それらを使用して量子ビットの状態を直接送信することは通常ではありません。 この新しい方法により、環境の摂動による影響と、光パルスの時間的形状の急速な変化による望ましくない副作用とのバランスをとることが可能となり、情報伝達をより正確に実装できるようになる可能性がある。
詳しくは：
Benedikt Tissot 他、効率的な高忠実度フライング量子ビット整形、Physical Review Research (2024)。 DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.013150
#量子コンピューターでの安定した情報交換のために量子ビットを飛行させる光子