オーストラリア国立大学 (ANU) の科学者チームが率いる新しい研究では、量子コンピューターを使用して微細な物体をより正確に測定する方法が概説されています。センシング。
車のような大きな日用品のさまざまな個々の特性を調べるのは非常に簡単です。車には明確に定義された位置、色、速度があります。 しかし、光子のような微視的な量子物体 (小さな光の粒子) を調べようとすると、これはさらに難しくなります。
これは、量子オブジェクトの特定のプロパティが接続されており、XNUMX つのプロパティを測定すると別のプロパティが妨害される可能性があるためです。 たとえば、電子の位置を測定するとその速度に影響し、その逆も同様です。
このような性質を共役性質と呼びます。 これは、ハイゼンベルグの有名な不確定性原理の直接的な現れです。量子オブジェクトの XNUMX つの共役特性を任意の精度で同時に測定することはできません。
筆頭著者および ANU Ph.D. によると、 研究者 Lorcán Conlon によると、これは量子力学の決定的な課題の XNUMX つです。
「量子物体の共役特性をより正確に決定するための測定を設計することができました。 驚くべきことに、私たちの協力者は、世界中のさまざまなラボでこの測定を実施することができました」と Conlon 氏は述べています。
"もっと 正確な測定 これは非常に重要であり、生物医学センシング、レーザー距離測定、量子通信など、あらゆる種類の技術の新しい可能性を開くことができます。」
この新しい技術は、エンタングルメントとして知られる量子システムの奇妙な癖を中心に展開しています。 研究者によると、XNUMXつの同一のものを絡ませることによって 量子オブジェクト それらを一緒に測定することで、科学者はそれらを個別に測定した場合よりも正確にそれらの特性を決定できます。
「XNUMX つの同一の量子システムをもつれさせることで、より多くの情報を取得できます」と共著者の Syed Assad 博士は述べています。 「量子系のあらゆる特性を測定する際には、避けられないノイズが伴います。 この XNUMX つを絡ませることで、このノイズを減らし、より正確な測定を行うことができます。」
理論的には、XNUMX つ以上の量子系を絡ませて測定することで、さらに精度を高めることができますが、この場合、実験は理論と一致しませんでした。 それにもかかわらず、著者は、将来の量子コンピューターがこれらの制限を克服できると確信しています。
「エラー訂正されたキュービットを備えた量子コンピューターは、将来的にはより多くのコピーを使用して効果的に測定できるようになるでしょう」と Conlon 氏は述べています。
材料研究工学研究所 (IMRE) の A*STAR チーフ量子科学者である Ping Koy Lam 教授によると、この研究の重要な強みの XNUMX つは、ノイズの多いシナリオでも量子増強を観察できることです。
「生物医学測定などの実用的なアプリケーションでは、信号がノイズの多い現実世界の環境に必然的に埋め込まれている場合でも、利点を確認できることが重要です」と彼は言いました。
この研究は、A*STAR の材料研究工学研究所 (IMRE)、イエナ大学、インスブルック大学、そしてマッコーリー大学。 Amazon Web Services は、研究とアーキテクチャのサポートを提供し、Amazon Bracket を使用して Rigetti Aspen-2 デバイスを利用できるようにすることで協力しました。
研究者は、超伝導、トラップされたイオン、およびフォトニック量子コンピューターの 19 つの異なるプラットフォームにわたって、XNUMX の異なる量子コンピューターで理論をテストしました。 これらの世界をリードするデバイスは、ヨーロッパとアメリカに配置され、クラウドにアクセスできるため、世界中の研究者が接続して重要な研究を実行できます。
