1707953064
2024-02-14 23:16:20
量子情報 量子ビット (量子ビット) の形式は、情報を破壊する磁場のような環境ノイズによって簡単に破壊されます。 したがって、一方では、環境と強く相互作用しない量子ビットを持つことが望ましいです。 しかしその一方で、これらの量子ビットは、情報を遠くまで運ぶための鍵となる光、つまり光子と強く相互作用する必要があります。
MIT とケンブリッジの研究者は、情報の保存と送信のために連携して動作する 2 つの異なる種類の量子ビットを相互統合することで、両方を可能にしました。 さらに、チームはその情報の転送効率が高いと報告しています。
「これは、電子量子ビットと核量子ビットをマイクロチップレットに統合する実現可能性を実証する重要なステップです。 この統合は、光子との強力な相互作用を維持しながら、長距離にわたって量子情報を保存する必要性に対処します」とMITで研究を主導したダーク・イングランド氏はメディア声明で述べた。 「これは、ケンブリッジ大学とMITのチームの強みを組み合わせることで可能になりました。」
量子スケールでの作業
コンピューターのビットは、「オン」と「オフ」など、0 と 1 を表す 2 つの異なる物理状態を持つものと考えることができます。 不思議な超小さな世界で 量子力学量子ビットは「これら 2 つの状態のうちの 1 つだけではなく、2 つの状態を重ね合わせることもできるという特別な特性を持っています。 したがって、これらの州の両方で同時に発生する可能性があります」と研究の共著者であるヘスス・アルホナ・マルティネスは述べた。
もつれている、または相互に相関している複数の量子ビットは、従来のコンピューティングに関連するビットよりもはるかに多くの情報を共有できます。 したがって、量子コンピューターの潜在的な力が高まります。
イングランドと彼のチームは、量子ビットには多くの種類があるが、一般的な 2 つのタイプはスピン、つまり電子または原子核の回転 (左から右、または右から左) に基づいていると説明しました。 新しいデバイスには電子量子ビットと核量子ビットの両方が含まれています。
回転する電子、つまり電子量子ビットは環境との相互作用に非常に優れていますが、回転する原子核、つまり核量子ビットはそうではありません。
「私たちは、光と容易に相互作用することでよく知られる量子ビットと、非常に孤立しており、したがって情報を長期間保存することでよく知られる量子ビットを組み合わせました。 この 2 つを組み合わせることで、両方の長所を最大限に活用できると考えています」とアルホナ・マルティネス氏は語った。
太陽系のように
それがどのように機能するかというと、電子は [electronic qubit] 勢いよく入ってくる ダイヤモンド は錫の欠陥に引っかかり、この電子量子ビットはその情報を回転する錫の原子核である核量子ビットに転送することができます。
「私が好んで使う例えは太陽系です」と論文の共著者であるアイザック・ハリスは言う。 「真ん中に太陽があり、それが錫の原子核で、その周りを地球が回っていて、それが電子です。 私たちは地球の自転の方向、つまり電子量子ビットに情報を保存することを選択できます。 あるいは、独自の軸の周りを回転する太陽の方向に情報を保存することもできます。 それが核量子ビットです。」
一般に、光は光ファイバーを介して、いくつかのスタックを含む新しいデバイスに情報を運びます。 小さなダイヤモンド それぞれ人間の髪の毛の約 1,000 倍小さい導波管。 したがって、いくつかのデバイスは、量子インターネット内の情報の流れを制御するノードとして機能する可能性があります。
この研究で説明されている研究には、1 つのデバイスを使用した実験が含まれています。
「しかし、最終的には、マイクロチップ上にこれらが数百、数千個存在する可能性があります」とアルホナ・マルティネス氏は語った。
ハリス氏は、彼の理論研究が錫原子核と入ってくる電子量子ビットとの間の強力な相互作用を予測していたと指摘した。 「予想よりも10倍大きかったので、計算が間違っているのではないかと思いました。 その後、ケンブリッジのチームがやって来てそれを測定したところ、その予測が実験によって確認されたのは素晴らしいことでした。」
#ダイヤモンドと錫を充填した小さなデバイスが量子インターネットに向けた取り組みを加速させる可能性がある