Fysikere har lært at udtrække information fra et kvantemekanisk system uden at forstyrre kvantetilstanden

Fysikere fra ETH Zürich har knyttet en mekanisk resonator til et superledende kvante

qubit. Teknologien udviklet af videnskabsmænd og beskrevet i en artikel i tidsskriftet Nature Physics gør det muligt at måle kvanteegenskaberne af et mekanisk resonatorsystem uden at forstyrre kvantetilstanden.

Forskere bruger en plade som en resonatorhøjkvalitets safir med en tykkelse på knap 0,5 mm. På toppen er en tynd piezoelektrisk transducer, der kan excitere akustiske bølger, der reflekteres nedefra og dermed forplante sig gennem et veldefineret volumen inde i pladen. Forskerne bemærker, at disse excitationer repræsenterer den kollektive bevægelse af et stort antal atomer, som er kvantificeret (i fotoner) og kan udsættes for kvanteoperationer.

Elektromagnetiske felter forbundet medsuperledende kredsløb, sikre forbindelsen af ​​qubit med den piezoelektriske transducer af den akustiske resonator og dermed med dens mekaniske kvantetilstande.

Billede: von Lüpke et al., Nature Physics

Forskerne bemærker, at i deres forsøg, nejder sker en direkte udveksling af energi mellem den superledende qubit og den akustiske resonator under målingen. I stedet afhænger qubittens egenskaber af antallet af fononer i den akustiske resonator. Denne tilgang gør det muligt at studere den mekaniske kvantetilstand på en "ikke-kontakt" måde.

I deres undersøgelse var fysikere i stand til at udvindefordeling af antallet af fononer i dens akustiske resonator efter excitation med forskellige amplituder. Desuden demonstrerede de en måde at bestemme i én enkelt dimension, om antallet af fononer i en resonator er lige eller ulige - den såkaldte paritetsmåling - uden yderligere information om fononfordelingen. 

Forskere bemærker, at opnå netop sådan en megetspecifik information, snarere end nogen anden, er afgørende i en række kvanteteknologiske anvendelser. For eksempel kan en ændring i paritet (går fra et ulige tal til et lige tal eller omvendt) signalere, at en fejl har påvirket kvantetilstanden.

Forskerne planlægger at arbejde videre medteknologi til at muliggøre fuld kontrol over et kvantemekanisk system, såsom fejlkorrektion, mens den stadig opretholder en kvantetilstand.

Læs mere

Amerikansk satellit "så" en usædvanlig besked fra Jorden

Udgivet video fra raketten, som blev affyret fra en eksperimentel accelerator

Monsteret i midten af ​​vores galakse: se på billedet af et sort hul i Mælkevejen