Physiker des Instituts für Molekularwissenschaften des Nationalen Instituts für Naturwissenschaften Japans haben ein neues entwickelt
Bei ihrer Arbeit verwendeten Wissenschaftler optischePinzette, um zwei Rubidium-Atome einzufangen, die auf nahezu den absoluten Nullpunkt abgekühlt und nur einen Mikrometer voneinander entfernt sind. Indem sie Atome mit einem speziellen Laserstrahl trafen, der nur 10 Pikosekunden (10 Billionstel Sekunden) lang leuchtete, feuerten sie das schnellste Zwei-Qubit-Gate der Welt und erzeugten eine Quantenverschränkung zwischen zwei einzelnen Atomen in 6,5 ns.
Zwei-Qubit-Gate - BasisHochleistungs-Quantencomputer. Dies ist eine logische Operation auf dem Quantenzustand von zwei Qubits. Die in der Studie implementierte Variation des Gates ist ein „kontrolliertes Z-Gate“. Dies ist eine Operation, die die Quantenüberlagerung des ersten Qubits von „0 plus 1“ auf „0 minus 1“ ändert, wenn sich das zweite Qubit im Zustand 1 befindet.
Links:Der Quantenzustand des Qubits wird durch das Elektronenorbital bestimmt. Rechts: Funktionsschema des Geräts: Je nach Zustand des ersten Atoms ändert oder behält die Laserwirkung den Wert des zweiten Atoms bei. Bilder: Takafumi Tomita, IMS, National Institute of Natural Sciences
Die Genauigkeit (Wiedergabetreue) des Quantengatters verschlechtert sichaufgrund von Rauschen aus der äußeren Umgebung und einem funktionierenden Laser, was die Entwicklung von Quantencomputern erschwert, erklären die Autoren der Arbeit. Da die Zeitskala des Rauschens typischerweise größer als eine µs ist, kann ein schneller laufendes Quantengatter externe Störungen vermeiden. Und dies erhöht die Genauigkeit der Berechnungen.
Das von Physikern geschaffene Quantentor funktioniertmindestens doppelt so schnell wie Rauschen, was bedeutet, dass es es ignorieren kann. Die Wissenschaftler glauben, dass die neue Technologie die rauschbedingte Leistungsbegrenzung von supraleitenden und Trapped-Ion-Quantencomputern überwinden wird, die derzeit als die vielversprechendsten gelten.
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