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量子ビットが量子の限界を破り、情報をより長時間エンコードできるようになった

量子粒子は有益な情報をより長く運ぶことができるようになりましたkoto_feja/getty imageages 量子重ね合わせという奇妙な現象は、研究者が基本的な量子力学の限界を突破するのに役立ち、量子物体に長期間の量子コンピューティングに役立つ特性を与えました。 1世紀にわたり、物理学者たちは、私たちが経験する小さな量子の世界と巨視的な世界の間の線を正確にどこに引くべきかについて困惑してきた。 1985 年、物理学者のアンソニー・レゲットとアヌパム・ガーグは、物体とその長期にわたる挙動に適用して、物体が量子性を逃れるのに十分な大きさであるかどうかを診断できる数学的テストを考案しました。ここで、量子物体は、異なる時点でのそれらの特性間の異常に強い相関関係によって識別されます。これは、昨日と明日のそれらの動作が予想外に関連していることに似ています。 このテストで十分に高いスコアを獲得したオブジェクトは量子であるとみなされますが、それらのスコアは時間的ツィレルソン限界 (TTB) と呼ばれる数値によって制限されると考えられていました。理論家たちは、決定的に量子的な物体であっても、この限界を突破することはできないと考えました。しかし今回、プネーのインド科学教育研究研究所のアリジット・チャタジー氏とその同僚たちは、最も単純な量子物体の1つを使ってTTBを劇的に突破する方法を考案した。 彼らは、量子コンピューターやその他の量子情報処理デバイスの最も基本的な構成要素である量子ビットに焦点を当てました。量子ビットはさまざまな方法で作成できますが、研究者らは 3 つの量子ビットを含む炭素ベースの分子を使用しました。彼らは最初の量子ビットを使用して、2 番目の「ターゲット」量子ビットが一定時間どのように動作するかを制御しました。次に、3 番目の量子ビットを使用してターゲットの特性を抽出しました。 3 量子ビット システムは TTB によって制限されることが予想されますが、チャタジーと彼の同僚は、ターゲットの量子ビットが極端な方法で限界を突破する方法を発見しました。実際、彼らの方法は数学的にもっともらしいと思われる最大の違反の 1 つを引き起こしました。彼らの秘密は、最初の量子ビットが量子重ね合わせ状態でターゲット量子ビットを制御するようにすることでした。ここで、オブジェクトは、相互に排他的であると思われる 2 つの状態または動作を効果的に具体化できます。たとえば、チームの実験は最初の量子ビットに似ており、ターゲット量子ビットに時計回りと反時計回りに同時に回転するよう効果的に指示しました。 量子ビットは通常、時間の経過とともにデコヒーレンスとして知られる現象の犠牲になります。これは、量子情報をエンコードする能力が低下することを意味します。しかし、ターゲット量子ビットが TTB を突破すると、その後デコヒーレンスが発生し、時間にわたる動作が重ね合わせによって制御されていたため、情報をエンコードする能力が 5 倍の期間維持されました。 チャタジー氏は、この堅牢性は、計算など量子ビットを正確に制御する必要があるあらゆる状況において望ましいものであり、有用であると述べています。ポーランドのグダンスク大学のチームメンバー HS Karthik 氏は、量子計測には、たとえば電磁場の非常に正確な感知のための手順があり、この種の量子ビット制御によって強化できる可能性があると述べています。 中国の中山大学のLe Luo氏は、今回の研究は、量子コンピューティングプロトコルを改善する明らかな可能性があることに加えて、量子物体が時間の経過とともにどのように動作するかについての理解を根本的に拡大すると述べた。これは、TTB を劇的に破るということは、量子ビットの特性が 2 つの異なる時点間で非常に相関していることを意味しており、これは非量子オブジェクトでは決して起こり得ないことだからです。 したがって、TTB…