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1932年の発見は、量子コンピューティングの未来を書き直しています

アールト大学の研究チームは、従来の制約をバイパスして、量子エネルギーレベル間をより効率的に移行する方法を解き放ちました。それらの手法により、量子システムをより堅牢な制御を可能にし、量子コンピューティングの潜在的な利点を備えています。クレジット：scitechdaily.com 超伝導回路を使用して、彼らはそれと直接相互作用することなく中間エネルギー状態をバイパスする方法を実証しました。これは、より強力で効率的な量子コンピューティングにつながる可能性のある進歩です。 量子ブレークスルー 1932年、量子力学の初期の頃、4人の有名な物理学者、Lev Landau、Clarence Zener、ErnstStückelberg、およびEttore Majoranaは、時間依存のエネルギーを持つシステムの2つのエネルギー状態間の移行の確率を計算するために数学的な公式を開発しました。 。長年にわたり、この式は物理学と化学に広く適用されてきました。 現在、Aalto Universityの応用物理学部の研究者は、2つ以上のエネルギーレベルのシステムで同様の移行が発生する可能性があることを実証しています。中間状態を介して仮想遷移を使用し、線形チャープでドライブ周波数を調整することにより、彼らは直接的なエネルギーの変更が不可能なシステムでさえ、制御された状態ジャンプを達成しました。 チームは、博士課程の研究者であるIsakBjörkman、ポスドク研究者のMarko Kuzmanovic、およびSorin ParaoanuのSorin Paraoanu教授に相当し、量子コンピューターで使用されるものと同様に、このプロセスを超導電回路でこのプロセスを実装しました。 この論文は2月14日に公開されました 物理的なレビューレター。 新しいテクニックで制約を否定します チームは、レベル間に直接結合が存在しないにもかかわらず、デバイスを地上エネルギーレベルから2番目の励起レベルと呼ばれるものに引き継ぐことができました。これは、2つのLandau-Zener-Stückelberg-Majoranaプロセスを同時に適用することによって行われました。最初の励起状態は、まるで完全にスキップされたかのように、プロトコルの最後に空のままでした。この手法は、地上レベルから第2レベルに直接移動する禁止を物理学の制約を回避します。結果は、より堅牢で情報効率の良いプロトコルであり、量子コンピューターのようなドメインに適用してパワーを高めます。 「最初のレベルを含む仮想プロセスを使用することにより、キクビットの状態を地上レベルから2番目のレベルに変更する電気制御パルスを開発しました。私たちの方法には、遷移頻度を完全に知る必要がないことを含め、多くの利点がありますが、大まかな推定で十分です」と、最初の著者であるBjörkman氏は言います。 従来、同様の結果には、非常に洗練された制御スキームと繊細な微調整が必要でした。 「このタイプのシステムのレベル数を増やすと、その複雑さが大幅に向上します。私たちのアプローチの利点の1つは、3番目の状態を追加することがはるかに容易になることです」とKuzmanovic氏は言います。 精密制御と現実世界の影響 さらに良いことに、新しい方法は高い転送確率を示し、キクビット周波数のドリフトに対して印象的な堅牢性を示しました。また、マルチレベルの量子コンピューティングアーキテクチャの制御方法としても適しています。 「通常、マルチレベルシステムがある場合は、もちろん放射線を入れることができますが、望まないかもしれない多くの州を興奮させるでしょう。私たちの結果は、周波数ドリフトのあるシステムでさえ、意図した状態を非常に正確にターゲットにする方法を示しています。好みのラジオ局をスキャンしていると想像してください。私たちの方法では、非常に正確にチューニングできなくても、周波数を飛び越えて好きなものを聞くことができます」とParaoanu氏は言います。 より強力な量子コンピューティングへの道を開く より良い制御に加えて、エネルギー状態をバイパスすると、同じ数のキット状のデバイスからより多くの計算力を絞る道が開かれます。 「この方法は、量子コンピューターの一部のハードウェアオーバーヘッドを遮断します」とParaoanu氏は言います。 参照：「2光子ビョルクマン、マルコクズマノヴィッチ、ゲオルゲソリンパラアヌによる「2光子ランダウゼナーゼナーゼナーゼンゼンスケルバーグマジョラナ効果の観察」、2025年2月14日 物理的なレビューレター。doi：10.1103/physrevlett.134.060602 チームは、先駆的な研究で低温研究所とミクロノバ製造施設を使用しました。どちらもフィンランドの国家研究インフラストラクチャオタナノに属します。 このプロジェクトは、欧州連合プロジェクトOpenSuperq+から資金を受け取り、この作業は、フィンランドの卓越した量子技術プログラムのアカデミーの一部として実施されました。 #1932年の発見は量子コンピューティングの未来を書き直しています