Kliva In Mot Byggande av Quantum Datorer

Published on August 6, 2009 at 8:06 PM

Lyfta prospekterar för byggande av en praktisk quantumdator, fysiker på Nationalet Institute of Standards and Technology (NIST) har visat tåld pålitlig information som bearbetar funktioner på elektriskt laddade atoms (joner). New York som beskrivas i Augusti 6, utfärdar av Uttrycklig Vetenskap, * övervinner viktiga häckar, i skala upp jon-tillbehörar teknologi från lilla demonstrationer till större quantumprocessorer.

Tålde NIST-fysiker som visas, pålitlig information om quantumen som bearbetar i jonfällan på lämnad, centrerar av denna fotograferar och att förbättra prospekterar för byggande av en praktisk quantumdator. Jonerna är fångad insida som mörkret slides (långa 3.5mm och 200 breda mikrometrar) mellan detäckte aluminarånen. Genom att ändra spänningarna som appliceras till varje av de guld- elektroderna, på burk forskare flyttning som jonerna mellan sexen zonplanerar av fällan. Kreditera: J. Jost/NIST

I den nya demonstrationen utförde NIST-forskare upprepade gånger kombinerad ordnar av fem quantumlogikfunktioner, och tio transportfunktioner fördriver underhålla pålitligt 0sen och 1sen av de binära datan som lagras i jonerna, som serven som quantumbitar (qubits) för en hypotetisk quantumdator och att behålla kapaciteten därpå att behandla denna information. Föregående har forskare på NIST och varit någon annanstans oförmögna att lirka någon qubitteknologi in i att utföra en färdig uppsättning av stunder för quantumlogikfunktioner som transporterar information, utan förnedras störningar det mer sistnämnd, bearbetar.

”Är det viktiga för-, att vi kan uppehället på att beräkna, illviljan faktumet som vi gör en raddaqubittransport,” något att säga varar upphovsman till först det Jonathan Hemmet, endoktors- forskare för NIST.

NIST-gruppen utförde några av de tidigaste experimenten på information om quantum som bearbetar och, har föregående visat många grundläggande delar som behövdes för att beräkna med fångade joner. De föregående framflyttningarna för nya forskningsammanslutningar med två avgörande lösningar till föregående kroniska sårbarhetar: att kyla av joner, efter transport så deras bräckliga quantumrekvisita har kunnat användas för följande logikfunktioner och att lagra data värderar i sakkunnig påstår av joner som är resistent till oönskade förändringar vid tillfälligt magnetiskt sätter in.

Som ett resultat har NIST-forskarna nu visat på ett litet fjäll alla allmänt igenkända krav för en storskalig jon-baserad quantumprocessor. Föregående kunde de utföra alla av bearbetar efter några i sänder, men nu kan de utföra alla dem tillsammans och upprepade gånger: ”initialisera” qubits till den statliga önskade starten (0 eller 1) (1), (2) lagerqubitdata i joner, (3) utför logikfunktioner på en, eller två qubits, (4) information om överföringen mellan olika lägen i processorn, och (5) läser ut qubitresultat individuellt (0 eller 1).

Till Och Med dess bruk av joner ställer ut NIST-experiment en lova arkitektur för en quantumdator, ett potentiellt kraftigt bearbetar med maskin som teoretiskt kunde lösa några problem, som är för närvarande intractable, liksom att bryta dagens bredast använd kryptering kodifierar. Relying på det ovanligt härskar av den submicroscopic quantumvärlden, kan qubits agera, som 0s och 1s samtidigt, i motsats till digitala bitar för det vanliga, som rymmer endast en, värderar på någon given tid. Quantum datorer härleder också deras driver från faktumet, att qubits kan vara ”intrasslade,”, så deras rekvisita anknytas, även på en distansera. Joner är en av ett nummer av olika typer av quantumsystem under utredning runt om världen för bruk som qubits i en quantumdator. Det finns inte någon allmän överenskommelse på som systemet ska vänden ut som är det bäst.

NIST-experimenten som beskrevs i Uttrycklig Vetenskap, lagrade de rymda berylliumjonerna för qubits i en fälla med distinkt sex zonplanerar itu. Elkraften sätter in är den van vid flyttningen som jonerna från en zonplanerar till another i fällan, och ultraviolett laser pulserar av specifika frekvenser, och varaktighet är van vid behandlar jonernas energi påstår. De visade forskarna upprepade rundor av en ordna av logikfunktioner (fyra singel-qubitfunktioner och en two-qubitfunktion) på jonerna och grundar att det fungerande felet klassar inte gjorde förhöjning, som de fortskred till och med serien, illviljan som transporterar qubits över macroscopic, distanserar (960 mikrometrar eller nästan en millimeter) stunder som ut bär funktionerna.

NIST-forskarna applicerade två nyckel- innovationer till quantum-information att bearbeta. Först använde de två partnermagnesiumjoner som ”refrigerants” för att kyla berylliumjonerna, når de har transporterat dem som låter därmed logikfunktioner fortsätta utan något extra fel tack vare som värmer åsamka sig under transport. De starka elektriska styrkorna mellan jonerna möjliggjorde denkylde magnesiumen för att kyla besegrar berylliumjonerna och tar därmed bort värmer tillhörande med deras vinkar, utan att störa den lagrade informationen om quantumen. Det nya experiment är första som applicerar detta ”förstå kyla” i förberedelsen för lyckade two-qubitlogikfunktioner.

Den annan viktiga innovationen var bruket av olika tre parar av energi påstår inom berylliumjonerna för att rymma information under olikt bearbeta kliver. Denna tillåtna information som ska rymms i jon, påstår som inte förändrades av magnetiskt sätter in växlingar under jonlagring och transport som avlägsnar en annan källa av att bearbeta fel. Information överfördes till olik energi jämnar i berylliumjonerna för att utföra logikfunktioner, eller läsning, ut som deras data värderar.

NIST-experiment började med två qubits som rymdes i separat, zonplanerar av jonfällan, så de kunde behandlas individuellt för att initialisera deras påstår, utför singel-qubitlogikfunktioner och läser resulterar ut. Jonerna kombinerades därefter i en singelfälla zonplanerar för en two-qubitlogikfunktion, och igen avskilt och transporterat till olika fällaregioner för följande singel-qubitlogikfunktioner. Att utvärdera effektiviteten av bearbetar, forskarna utförde experiment 3.150 tider för varje av 16 som olik start påstår. De experimentella resultaten för en och två applikationer av ordna av funktioner jämfördes därefter till varje annan, såväl som till ett teoretiskt modellera av görar perfekt resultat.

NIST-quantumprocessorn fungerade med en exakthet av 94 procent som i genomsnitt uppgå till över alla upprepningar av experiment. I tillägg klassar felet var samma för varje av två repetitioner i rad av det logiskt ordnar och att visa att funktionerna isoleras från fel att styrkan har introducerats av jontransport. Felet klassar av 6 procent är inte ännu nästan 0,01 procent ingång som identifieras av experter för kritisera-tolerant quantumberäkning som är Hem- noterar. Förminskande klassar felet är en fokusera av strömNIST-forskning. Another utfärdar, i skala upp teknologin som bygger en ska praktisk dator, kontrollerar joner i stora komplexa samlingar av fälla-arbete som förföljas också i NIST-gruppen.

Det finns också mer mundane utmaningar: NIST-forskare utförde lyckat fem rundor av logiken, och transport ordnar (en slutsumma av 25 förberedelse och analys för plus 4 för logikfunktioner kliver), men ett försök att fortsätta till en sjätte runda kraschade den van vid konventionella datoren kontrollerar laserna och jonerna av quantumprocessorn. Icke desto mindre eftersänder den nya demonstrationsflyttningjon-fälla teknologin markant på banan till en stor quantumprocessor.

Forskningen stöttades i del av Intelligensen som Avancerad Forskning Projekterar Aktivitet.

*J.P. Returnera, D. Hanneke, J.D. Jost, J.M. Amini, D. Leibfried och D.J. Wineland. 2009. Färdiga metoder som är fastställda för scalable bearbeta för information om jonfällaquantum. Uttrycklig Vetenskap. Postade on-line Augusti 6.

Last Update: 25. January 2012 02:46

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit