Los científicos consiguen que los fotones interactúen, dando un paso hacia la memoria cuántica de larga duración

Computadora cuántica. Crédito: Sergey Gnuskov / NUST MISIS

Los científicos creen que las partículas individuales de luz, o fotones, son ideales para transmitir información cuántica. Después de codificarlo con datos cuánticos, puede transmitir información literalmente a la velocidad de la luz. Sin embargo, aunque los fotones pueden formar grandes portadores debido a su velocidad, no les gusta interactuar entre sí, lo que dificulta el logro del entrelazamiento cuántico.


Un equipo de investigación internacional de NUST MISIS, el Russian Quantum Center, el Ioffe Institute en San Petersburgo y el Karlsruhe Institute of Technology obtuvo Evidencia empírica Para la interacción eficiente de fotones de microondas a través de qubits superconductores por primera vez. El estudio publicado en Materiales cuánticos npjPodría ser un paso hacia la implementación de la memoria cuántica de larga duración y el desarrollo de dispositivos cuánticos comerciales.

En sus experimentos, los investigadores utilizaron fotones con una frecuencia de unos pocos gigahercios (GHz) y una longitud de onda de unos pocos centímetros.

“Usamos brazos superconductores, que son básicamente átomos artificiales, porque se ha demostrado que interactúan fuertemente con la luz. La interacción entre los átomos naturales y la luz natural es débil debido al pequeño tamaño de los átomos naturales. Los brazos superconductores son artificiales ; su tamaño puede llegar a 0,1 mm, por lo que se puede aumentar significativamente Par dipolo Y polaridad y geometría Fuerte interacción Entre la luz y la materia ”, dijo el profesor Alexei Ustinov, jefe del laboratorio de materiales superconductores en NUST MISIS y jefe del grupo en el Centro Cuántico Ruso, coautor del estudio.

Los qubits superconductores son un método pionero de los qubits que la industria y el mundo académico están aplicando actualmente para aplicaciones de computación cuántica. Sin embargo, requiere temperaturas de mili-Kelvin (mK) para funcionar. Los dispositivos cuánticos superconductores más potentes de la actualidad contienen menos de 100 qubits. Cuando se agregan qubits, la cantidad de operaciones que una computadora cuántica puede realizar aumenta drásticamente, pero la cantidad máxima de qubits que se pueden incorporar a una computadora cuántica está limitada por el tamaño de los refrigeradores utilizados para enfriarlos a las temperaturas de funcionamiento. Teniendo esto en cuenta, los esfuerzos recientes de la comunidad científica se han centrado en aumentar la potencia de procesamiento de una computadora cuántica enviando señales cuánticas de un refrigerador a otro. Para diseñar esta transmisión, los científicos han vinculado una serie de ocho qubits de transmisión superconductores a una guía de ondas común, una estructura que dirige las ondas, por ejemplo, Luz ondas.

“Mediante el uso de líneas de polarización de flujo personalizadas para cada qubit, establecemos un control sobre sus frecuencias de transición. Se ha derivado y verificado experimentalmente que múltiples qubits obtienen un rango infinito de interacción efectiva mediada por fotones, que se puede sintonizar con inter-Qubit La distancia “, dice Alexei Ustinov.

El circuito de este trabajo extiende los experimentos con uno y dos qubits hacia un material descriptivo cuántico completo, allanando el camino para aplicaciones a gran escala en electrodinámica cuántica de una guía de ondas superconductora.


Los científicos están dando un paso hacia la supremacía cuantitativa


más información:
Jean-David Brim y col. Geometría de banda prohibida en una guía de ondas con un conjunto de qubits superconductores, Materiales cuánticos npj (2021). DOI: 10.1038 / s41535-021-00310-z

La frase: Los científicos consiguen que los fotones interactúen, dando un paso hacia la memoria cuántica de larga duración (2021, 18 de mayo). Recuperado el 18 de mayo de 2021 de https://phys.org/news/2021-05-scientists-photons-interact-long- vivo -Cantidad. html

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