A evolução do qubit foi “rebobinada” no tempo usando um novo protocolo

Pesquisadores do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica,

IQOQI) em Viena desenvolveu recentementeum mecanismo universal para inverter a evolução de um qubit com alta probabilidade de sucesso. O protocolo, descrito em Physical Review Letters, retorna qualquer qubit alvo ao estado em que se encontrava em um momento específico no passado.

A introdução deste protocolo baseia-seno artigo anterior publicado em 2020. A mesma equipe de cientistas apresentou uma série de protocolos de tradução de tempo que podem ser usados ​​em condições não controladas. Embora alguns fossem promissores, a maioria dos cenários testados provavelmente não teria sucesso. Num novo estudo, os físicos decidiram criar um protocolo alternativo com maior probabilidade de sucesso.

“Nosso protocolo recém-desenvolvido inverteevolução unitária do qubit”, disse David Trillo, um dos autores do novo trabalho, que conduziu a pesquisa junto com Benjamin Dive e Miguel Navasquez em entrevista ao Phys.org. — Um qubit é um sistema quântico de dois níveis que serve como equivalente quântico dos bits usados ​​em computadores quânticos. Qualquer sistema quântico tem alguma evolução natural ao longo do tempo que precisa ser controlada ou pelo menos levada em consideração ao projetar os processos físicos ao seu redor. Por exemplo, ao criar um computador quântico. Nosso protocolo pega um qubit e gera o mesmo sistema, mas no estado em que estaria se tivesse evoluído no tempo.”

O protocolo criado por Trillo e seus colegasé universal. Isso significa que se aplica a qualquer qubit, independentemente de sua evolução natural ao longo do tempo ou do estado em que se encontra ao usar o protocolo. Pela sua natureza, os protocolos universais são probabilísticos, o que significa que não podem ser bem-sucedidos o tempo todo, mas prometem uma certa probabilidade de sucesso.

Avaliações iniciais mostraram que a universalidadeo mecanismo de retrocesso quântico tem uma alta probabilidade de sucesso. Essencialmente, o protocolo funciona definindo um qubit alvo para uma superposição de trajetórias de voo e, em seguida, realizando uma série de operações quânticas nele.

"Nosso protocolo funciona para sistemas não gerenciadosou, em outras palavras, qubits”, explicou Trillo. - Sua nova função é que sempre que falhar podemos consertar e levar o sistema ao estado desejado. Ao fazer esses ajustes de forma adaptativa, aumentamos a probabilidade de sucesso tanto quanto desejarmos. Isso ocorre devido ao aumento no tempo de execução do protocolo.”

“Eu me pergunto que outros fenômenos podemos transferir de um ambiente controlado para um não controlado”, concluem os cientistas.

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Foto da capa: Processador IBM Five Qubit
Autor: IBM Research