연구원들은 양자 정보 처리를위한 트랜지스터 형 게이트를 구축한다.

[아름이]

연구원들은 양자 정보 처리를위한 트랜지스터 형 게이트를 구축한다.

양자 정보 처리는 오늘날의 슈퍼 컴퓨터가 달성 할 수있는 것보다 훨씬 빠르고 안전 할 것이지만, 아직까지 존재하지는 않습니다. 왜냐하면 그 빌딩 블록, 큐 비트 (qubit)가 악명 높게 불안정하기 때문입니다.

Purdue 대학의 연구원은 qudits를 사용하여 오늘날의 컴퓨터에서 정보를 처리하는 데 사용되는 트랜지스터의 양자 버전이 될 수있는 첫 번째 게이트 중 하나입니다. 큐 비트는 0과 1 상태의 중첩에서만 존재할 수 있지만, 0과 1 및 2와 같은 여러 상태에서 큐 비트가 존재합니다. 더 많은 상태는 더 많은 데이터를 인코딩하고 처리 할 수 ​​있음을 의미합니다.

게이트는 큐 비트 게이트보다 본질적으로 더 효율적 일뿐만 아니라 연구원들이 환경에 쉽게 영향을받지 않는 빛의 입자 인 광자에 큐 비트를 채웠기 때문에 더 안정적 일 것입니다. 연구진의 발견은 npj 양자 정보에 나타납니다.

게이트는 또한 현재까지 양자 입자의 가장 큰 얽힌 상태 중 하나,이 경우 광자를 생성합니다. 얽힘은 하나의 입자에 대한 측정이 다른 입자의 측정에 자동으로 영향을 미치도록하여 양자 간의 의사 소통을 원활하게하거나 양자 정보 를 한 지점에서 다른 지점으로 텔레포트하는 기능을 제공하는 양자 현상입니다 .

양자 정보 처리가 가능한 이른바 힐버트 공간에서의 얽힘이 더 좋을수록 좋습니다.

이전의 광자 접근법은 힐베르트 공간에서 6 개의 얽힌 광자로 인코딩 된 18 큐 비트에 도달 할 수있었습니다. 퍼듀 (Purdue) 연구원은 단 두 광자로 인코딩 된 20 큐 비트에 해당하는 네 개의 큐를 사용하여 게이트와의 얽힘을 극대화했습니다.

양자 통신에서 더 적은 것은 더 적습니다. "광자는 생성 및 제어하기가 어렵 기 때문에 양자 감각에서는 비용이 많이 들기 때문에 가능한 한 많은 정보를 각 광자에 저장하는 것이 이상적입니다 ."Purdue 전기 및 컴퓨터 공학부의 박사후 연구원 인 Poolad Imany는 다음과 같이 말합니다.

연구팀 은 두 개의 광자의 각각의 주파수 도메인에서 시간 도메인 과 다른 하나의 큐를 인코딩함으로써 더 적은 광자로 더 많은 얽힘을 달성했다 . 그들은 각각의 광자에 인코딩 된 두 개의 qudits를 사용하여 게이트를 만들었습니다. 32 개의 차원에서 총 4 개의 qudits가 가능했으며 시간과 주파수가 모두 가능했습니다. 치수가 많을수록 얽히게됩니다.

주파수 영역에서 얽혀있는 두 개의 광자에서 시작하여 각 광자의 시간과 주파수 영역을 얽히게하는 게이트를 작동하면 1,048,576 차원의 힐버트 공간 또는 네 번째 전력의 32를 차지하는 완전히 얽힌 4 개의 퀴디가 생성됩니다.

일반적으로 광자가 자연적으로 서로 잘 상호 작용하지 않기 때문에 별도의 광자로 인코딩 된 양자 정보를 조작하기 위해 광자 플랫폼을 기반으로 만들어진 게이트는 일부 시간에만 작동하기 때문에 광자의 상태를 기반으로 한 광자의 상태를 조작하는 것은 극히 어렵습니다. 다른. 광자의 시간 및 주파수 영역에서 양자 정보를 부호화함으로써 Purdue 연구원은 확률론과는 반대로 양자 게이트를 결정 론적으로 작동하게 만들었다.

팀은 광 통신 업계에서 매일 사용되는 표준 기성품 세트를 사용하여 게이트를 구현했습니다.

"이 게이트를 통해 우리는 예측 가능한 결정론적인 방식으로 정보를 조작 할 수 있습니다. 즉, 특정 양자 정보 처리 작업에 필요한 작업을 수행 할 수 있음을 의미 합니다."퍼듀 (Perdue)의 전기 및 컴퓨터 공학 교수 인 앤드루 위너 (Andrew Weiner) 초고속 광학에서.

다음으로, 팀은 양자 기계 학습이나 분자 시뮬레이션 과 같은 어플리케이션에서 양자 알고리즘을 수행 할뿐만 아니라 고 차원 양자 텔레포트와 같은 양자 통신 태스크에서 게이트를 사용하기를 원합니다 .