Upaya untuk mengukur, melestarikan belitan kuantum
Physics

Upaya untuk mengukur, melestarikan belitan kuantum

Fisikawan Rice University Guido Pagano telah memenangkan penghargaan CAREER bergengsi dari National Science Foundation (NSF) untuk mempelajari keterjeratan kuantum dan mengembangkan alat koreksi kesalahan baru untuk komputasi kuantum.

Guido Pagano (Foto oleh Jeff Fitlow/Rice University)

Penghargaan KARIR adalah hibah paling terhormat dari NSF untuk fakultas karir awal. Badan tersebut memberikan sekitar 500 dari hibah lima tahun setiap tahun untuk ilmuwan muda yang diyakini “memiliki potensi untuk menjadi panutan akademis dalam penelitian dan pendidikan.”

“Idenya adalah untuk mengembangkan alat untuk tidak hanya membuat keterjeratan melalui evolusi kesatuan, seperti yang akan Anda lakukan dalam perhitungan kuantum, tetapi juga mengukur sebagian sistem selama evolusi ini dan melihat apakah keterjeratan itu bertahan dari gangguan ini,” kata Pagano, asisten profesor fisika dan astronomi. “Saya ingin memahami apa yang terjadi ketika saya terus mengulangi dua operasi itu: pengukuran parsial dan evolusi kuantum.”

Mengukur sistem kuantum yang terjerat menyebabkan gangguan, dan satu tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk mengetahui seberapa besar gangguan yang dapat ditahan oleh sistem yang terjerat dalam kondisi tertentu. Untuk menemukan jawaban itu, tim Pagano akan membuat alat baru yang juga dapat digunakan oleh pembuat komputer kuantum untuk mengoreksi kesalahan yang disebabkan oleh dekoherensi kuantum, rintangan utama di bidang yang masih baru.

Laboratorium Pagano mengkhususkan diri dalam studi keterjeratan kuantum, fenomena yang memungkinkan komputasi kuantum. Pagano dan murid-muridnya mendinginkan ion ytterbium dalam sepersekian derajat nol mutlak dan mengikatnya seperti mutiara pada kalung. Ion-ion tersebut ditahan dalam untaian 1D oleh perangkap elektromagnetik yang mengisolasi ion individu dan memungkinkan mereka untuk berbagi status kuantum.

Pengaturannya mirip dengan yang digunakan oleh beberapa perusahaan komputasi kuantum, tetapi tim Pagano menggunakan sistem untuk mengajukan pertanyaan mendasar tentang bagaimana keterjeratan menyebar dan dipengaruhi oleh gangguan seperti pengukuran parsial yang diperlukan untuk perhitungan kuantum yang dikoreksi kesalahan.

“Platform kami adalah sistem putaran murni,” kata Pagano. “Setiap ion memiliki dua kemungkinan keadaan. Mereka bisa naik atau turun. Dan saya dapat memanipulasi putaran mereka secara optik untuk membuat keadaan kuantum dan mempelajari apa yang terjadi ketika keadaan putaran yang terjerat itu berevolusi dengan cara yang mirip dengan operasi kesatuan yang digunakan dalam perhitungan kuantum.”

“Apa yang diusulkan hibah ini juga terkait dengan koreksi kesalahan kuantum,” kata Pagano. “Idenya adalah menemukan cara untuk melindungi ion yang terjerat saat Anda melakukan operasi yang sangat mengganggu terkait pengukuran pada ion tambahan lainnya.”

Misalnya, Pagano dan murid-muridnya mungkin membuat string dari 10 ion terjerat, mengembangkan keadaan kuantum terjerat dari semua 10, kemudian melakukan pengukuran pada tiga ion sambil melindungi yang lain. Pagano menyamakan proses tersebut dengan “menyimpan” informasi kuantum dari tujuh ion yang tidak diukur, melakukan pengukuran pada tiga ion lainnya, dan kemudian melanjutkan dengan langkah berikutnya dalam evolusi sistem kuantum.

“Informasi yang disimpan di rak dilindungi,” katanya. “Kemudian, setiap kali Anda menyelesaikan pengukuran, Anda dapat membawa informasi kuantum kembali dari rak ke sistem yang sebenarnya dan terus berjalan.”

Dengan mengulangi proses ini, kelompok Pagano dapat mempelajari bagaimana pengukuran mengganggu keadaan kuantum bersama ion dan mengumpulkan informasi yang dapat digunakan untuk memperbaiki kesalahan yang timbul dari dekoherensi kuantum.

Sumber: Universitas Beras



Posted By : hk prize