Нові дослідження можуть прискорити розвиток квантових технологій

Квантові технології можуть застосовуватися в широкому спектрі полів: комп'ютери, датчики, криптографічні системи моделювання та обробка зображень. Але блок струмблінгу є необхідність досягнення належної надійності в плані контрольних станів на рівні атомів і фотон, звітів Phys.org. Адіабатичний процес часто використовується для підготовки квантової системи для роботи, але завдяки його тривалості і екологічному шуму часто втрачається «кількість стану».

З метою прискорення підготовки та мінімізації декогеренції, фізики розробили, що називається адіабатичним скороченням (СТА), що застосовується до будь-якого переходу до квантового стану. Перехід здійснюється набагато швидше, ніж при застосуванні класичного адиабатичного процесу без втрати його якості і властивостей. Цей підхід був розроблений для простих систем, що складаються з однієї частинки, але нещодавно був розширений до багатофункціональних систем, які мають додатки. Однак застосування СТА в великих системах все ще проблематично через складність структури останніх.

У новому звіті опублікованому в журналі Фізичний огляд Листів, фізика Стів Campbell Університету Короля Белфаст та колег Університету Палермо та Національного університету Сінгапуру розробили новий гібридний спосіб отримання квантових станів для систем, які включають декілька органів. Він складається з оптимізованого використання STA. Головною перевагою нового методу є те, що вона дозволяє досягти найближчої продуктивності СТА, що значно спрощує придбання квантових станів і при цьому не вимагає повного розуміння всіх механізмів і процесів. Учені змогли продемонструвати порівняно низьку вартість досягнення квантових станів у поєднанні з високою швидкістю, що збільшує привабливість СТА.

Наша робота показує, що існує рішення проблеми багатьох квантових органів ЛМГ. Ця проблема привертала велику увагу з різних фізичних громад, які вивчають квантові стани органів, сказав Кембелл. «У ході нашої роботи ми керували принципом «Знайти свою емію на обличчі» – це підхід, в якому ми використовуємо симетричні проблеми, рішення яких дозволить нам створити ефективну квантову систему зменшення. й

Як пояснюються дослідники, їх розвиток, квантова скорочування, може бути порівняно з пошуком водія на найкоротший шлях до роботи. «У шкарпетці наша робота може бути пояснена навіть у лежак з зрозумілими аналогами», - сказав Капбелл. «На жаль, ви хочете взяти автомобіль з офісу на роботу, але ви не хочете застрягти на автомагістралі в понеділок вранці.» Ви, безумовно, отримаєте на робочий стіл і отримаєте роботу, але ви втратите багато часу і, ймовірно, отримаєте половину того, що ви повинні зробити вранці.

В результаті ви вирішили скоротити шлях на дорозі. Так, ви будете платити трохи, але ви зможете отримати на робочому місці вчасно і витрачати набагато менше часу: ви встигнете зробити все Ваш бізнес, бос щасливий, ви отримаєте піднятися і, в кінці, витрати, які ви заплатили дорогу більше неважливо.

Якщо ви проектуєте цю ситуацію, де ваш автомобіль стає квантовою системою в підготовленому стані (тобто він знаходиться в точці відправлення в вашому домі), на квантовий світ, то ви все ще маєте два варіанти: виставити невизначено в трафікі на шосе в загальному потоці або скоротити шлях за допомогою квантового скорочення. З точки зору енергії вибухнула, це буде коштувати трохи, але дозволить вам реалізувати бажаний набагато швидше.

Для описаної ситуації з однією особою опис цієї проблеми схожий на ситуацію для єдиної системи. Але Кембелл відзначив, що шляхом додавання більш "пасажирів" до потоку, ситуація стає більш складною. Це проблема для багатосторонньої системи.

«Що ви повинні зробити те ж саме з колегами своєї роботи. Всі вони залишають свої будинки одночасно, всі глави офісу і всі стикаються з тими ж проблемами, як ви, Campbell Вона сказала: «Такі ситуації, які ми називаємо багатосторонньою проблемою. Це серйозна і дуже складна проблема, тому що кожен, хто «поїздить в офіс» повинен бути «податковим для оплати дорожніх кріплень». Це важко в реальному світі, і тепер уявіть, як проблематично це в квантовому світі. На даний момент метод квантової скорочень відомий як STA вирішує одну задачу об'єкта, але ми знаємо дуже мало про те, скільки їх роботи.

Дослідники показали, що метод квантового скорочення (STA) може працювати для декількох систем і потенційно має величезний спектр додатків. На їх думку, штати повинні підготуватися до впровадження квантових систем в майбутньому. Учені планують продовжити свої дослідження та розкрити справжню вартість «відправлення на шляхах», тобто зрозуміти, скільки енергії потрібно використовувати STA в багатосторонньій системі. Вони також планують взяти перші кроки до створення квантового мотора за допомогою STA, в яких багатофункціональні системи будуть реалізовувати деякі раніше недоступні термодинамічні цикли.

Джерело: geektimes.ru/post/250204/