Araştırmacılar, oda sıcaklığında katı hal programlanabilir kuantum işlemciyi fark etti
Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi'nden bir akademisyen ve Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde profesör olan Du Jiangfeng liderliğindeki Çin Bilimler Akademisi'nin Temel Mikromanyetik Rezonans Laboratuvarı, oda sıcaklığında atmosferik koşullar altında ilk kez katı hal spin sistemine dayalı programlanabilir bir kuantum işlemci uyguladı. Araştırma sonuçları, ortam koşullarında programlanabilir iki kübitlik bir katı hal kuantum işlemcisi olarak adlandırıldı ve 25 Ocak'ta npj Quantum Information'da yayınlandı.
Kuantum hesaplama, kuantum süperpozisyonundan yararlanır ve klasik hesaplama bilimindeki birçok zor problemle etkin bir şekilde başa çıkabilir. Programlanabilir kuantum hesaplama, kuantum hesaplamanın pratik uygulaması için önemli bir koşuldur. Klasik bilgi işlem için, kullanıcılar çeşitli bilgi işlem görevlerini esnek bir şekilde tamamlamak için genellikle aynı donanım mimarisini kullanır. Bununla birlikte, mevcut kuantum hesaplama deneylerinin çoğu yalnızca belirli kuantum algoritmalarını çalıştırmak için tasarlanmıştır.Yeni bir kuantum algoritması yürütülecekse, kuantum hesaplama donanımını yeniden yapılandırmak çoğu zaman gereklidir. Bu problemi çözmek için programlanabilir kuantum hesaplama kavramı önerilmiştir.Bu kuantum işlemcilerin yalnızca birkaç parametresini donanımı değiştirmeden yapılandırarak çeşitli farklı kuantum algoritmalarını gerçekleştirebilir. Son yıllarda, programlanabilir kuantum hesaplama iyon tuzaklarında, süper iletken sistemlerde ve silikon kuantum nokta sistemlerinde gösterilmiştir. Bununla birlikte, oda sıcaklığında katı hal sistemlerindeki kübitler genellikle gürültülü gürültü ile karşı karşıya kalırlar ve kuantum tutarlılıkları çok kolay bir şekilde yok edilir.Bu nedenle, oda sıcaklığında katı hal sistemlerinde programlanabilir kuantum hesaplamayı göstermek hala zor bir sorundur.
Du Jiangfeng'in araştırma grubu, oda sıcaklığında katı hal döndürme programlanabilir kuantum işlemcisini ilk kez gerçekleştirmek için elmasta elektron dönüşü ve nükleer spin'i iki kübitlik bir sistem olarak kullandı. Araştırmacılar, kuantum işlemcisinin başlatma ve okuma işlevlerini gerçekleştirmek için yeşil lazer darbeleri kullanıyor ve kuantum algoritmalarını yürütmek için bir dizi yüksek hassasiyetli mikrodalga ve radyo frekansı darbe dizileri kullanıyor. Bir dizi kuantum algoritmasının yürütülmesini karşılık gelen mikrodalga ve radyo frekansı darbe genliği ve faz parametrelerine dönüştüren bir tür evrensel kuantum devresi tasarladılar. Kullanıcılar için, sıkıcı ve pahalı donanım yeniden yapılandırmasından kaçınarak, çeşitli kuantum algoritmalarını tamamlamak için yalnızca bu parametreler dizisini etkili bir şekilde yapılandırmaları gerekir. Kuantum algoritmasının yürütülmesinde araştırmacılar, katıdaki gürültülü gürültünün olumsuz etkilerini etkili bir şekilde bastırmak için erken aşamada geliştirilen dinamik ayırma teknolojisini birleştirdiler. Deutsch-Jozsa algoritması ve Grover arama algoritması programlanabilir kuantum işlemci üzerinde başarıyla çalıştırıldı. , Algoritmanın başarı oranı% 80'i aşıyor. Gelecekte, 13C içeriğini azaltmak gibi kuantum işlemcinin malzeme (elmas) performansını iyileştirerek, algoritmanın başarı oranını daha da iyileştirmeye yardımcı olması bekleniyor. Bu çalışma, programlanabilir kuantum işlemcilerin esnekliğini göstermektedir ve oda sıcaklığında katı hal kuantum hesaplama oluşturmaya yönelik önemli bir adımdır.
Çin Bilimler Akademisi, Mikromanyetik Rezonans Anahtar Laboratuvarı Wu Yang ve Wang Ya, bu makalenin ilk yazarlarıdır. Bu araştırma Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Çin Bilimler Akademisi ve Anhui Eyaleti tarafından finanse edildi.
İki bitli Deutsch-Jozsa algoritması deneysel gösteri diyagramı. (a) İki bitlik programlanabilir kuantum işlemcinin evrensel kuantum devre şeması. (b) ve (c) İki bitli Deutsch-Jozsa algoritması deneysel sonuçları, mavi deneysel sonuç, ideal koşullar altında kırmızı teorik beklenen değer ve yeşil, deneysel sistemdeki çeşitli seslerin etkisi dikkate alındığında teorik beklenen değerdir.
Kaynak: Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
