Nieuwe nanowetenschap zou een enorme sprong voorwaarts kunnen betekenen voor fotonische kwantumcomputing

0
67

In een grote doorbraak hebben onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen en de Ruhr-universiteit ontdekt hoe ze twee kwantumlichtbronnen kunnen besturen in plaats van één. Hoewel een kleine stap omhoog van één naar twee misschien te antiklimatisch klinkt om van een doorbraak te spreken, zou deze nieuwe technologie in potentie kunnen worden ontwikkeld om een ​​universele foutgecorrigeerde kwantumcomputer te creëren, vaak aangeduid als de heilige graal van kwantumcomputing.

>

Volgens de Universiteit van Kopenhagen streven onderzoekers over de hele wereld al jaren naar de ontwikkeling van stabiele kwantumlichtbronnen om iets te bereiken dat bekend staat als kwantummechanische verstrengeling. In de context van fotonisch kwantumcomputing verwijst verstrengeling naar wanneer twee lichtbronnen elkaar onmiddellijk kunnen beïnvloeden, mogelijk zelfs over grote geografische afstanden. Verstrengeling is een concept dat centraal staat bij de ontwikkeling van een efficiënte kwantumcomputer.

Wanneer twee lichtbronnen met elkaar verstrengeld zijn, betekent dit dat als je een van de lichtbronnen aanstuurt, de andere vrijwel direct ook wordt beïnvloed. Deze technologie kan vervolgens worden uitgebreid tot een heel netwerk van verstrengelde kwantumlichtbronnen, die kunnen worden gebruikt om “kwantumbitbewerkingen” uit te voeren, net zoals je dat doet met gewone bits in een computer.

Lees ook |Deze 'fee' robot vliegt met de kracht van licht en wind en kan planten bestuiven

Onderzoekers waren niet in staat om twee verstrengelde lichtbronnen te maken vanwege hun extreme gevoeligheid voor ruis. “Het probleem is heel erg ‘ladingsruis’ van dragers in de buurt van de kwantumzender die spectrale jitter geeft. We hebben dit opgelost door ultraschone materialen te gebruiken en door een ruisarme voorspanning over de kwantumdot-emitter aan te brengen”, vertelde Peter Lodahl, co-auteur van het onderzoeksartikel gepubliceerd in het tijdschrift Science, via e-mail aan indianexpress.com.

p>Alleen abonneeverhalenBekijk allesDe anti-wetenschapsbeweging is politiek, maar de geneeskunde heeft ook niet haar …

In de tribale dorpen van Jharkhand, een online marktplaats voor lokale productenDelhi Confidential: Mansukh Mandaviya schreeuwt naar jongste Mitra

Moskou’s voorstel aan RBI: Russisch financieel bedrijf opzetten in India, met…Maandelijks plan om toegang te krijgen tot Budget

Om deze prestatie te bereiken, gebruikten onderzoekers een nanochip zo groot als de diameter van een mensenhaar. In de afgelopen vijf jaar heeft het team deze nanochip ontwikkeld en uiteindelijk zijn prestaties verbeterd.

“We beginnen met ultraschone materialen die door onze collega's in Bochum, Duitsland, zijn gekweekt in een UHV-moleculaire bundel-epitaxiekamer. Daarna fabriceren we kleine chip-apparaten met behulp van onze speciale en zeer goed geteste etsprocessen. Ten slotte fabriceren we elektrisch contact op de monsters en beschermen we het experiment tegen het oppikken van overtollige elektrische ruis”, legt Lodahl uit.

Volgens de onderzoekers kan deze technologie worden aangepast om 20-30 verstrengelde kwantumlichtbronnen te gebruiken die mogelijk kan worden gebruikt om een ​​”universele fout-gecorrigeerde kwantumcomputer” te bouwen, een inspanning waar technologiebedrijven miljarden dollars in steken.

Advertentie Een deel van het onderzoeksteam is hier afgebeeld. Van links naar rechts: Peter Lodahl, Anders Sørensen, Vasiliki Angelopoulou, Ying Wang, Alexey Tiranov, Cornelis van Diepen. Foto: Ola J. Joensen. (Afbeelding tegoed: Niels Bohr Instituut)

Het belangrijkste onderscheid tussen een klassieke computer en een kwantumcomputer zijn hun verschillende regelsets, volgens het EU Research and Innovation Magazine. In tegenstelling tot klassieke computers gebruiken kwantumcomputers geen nullen en enen of “bits”. In plaats daarvan werken ze met 'qubits'.

Bits kunnen worden gezien als een lichtschakelaar: het is aan of uit, één of nul. Qubits hebben een speciale eigenschap waardoor ze kunnen bestaan ​​in een toestand waarin ze zowel nul als één zijn. Door deze superpositie kunnen kwantumcomputers in theorie dingen doen die verder gaan dan klassieke computers.

“Ik denk dat kwantumcomputers vooral gebruikt zouden worden voor het oplossen van harde kwantumproblemen. Bijvoorbeeld in de context van het begrijpen van complexe chemische reacties zoals in een pijplijn voor het ontdekken van geneesmiddelen of voor het ontwikkelen van nieuwe materialen. Kwantumcomputers zijn nog niet erg volwassen en over de hele wereld worden verschillende qubit-platforms onderzocht, elk met hun voor- en nadelen', zei Lodahl, verwijzend naar de verschillende kwantumtechnologieën.

Advertentie

“Fotonica is een steeds serieuzere kanshebber, vooral omdat het gemakkelijker lijkt om op te schalen naar grote processors in vergelijking met sommige van de concurrerende benaderingen. Ons werk is een belangrijke opstap naar het gebruik van deterministische bronnen van één foton voor fotonisch kwantumcomputing', voegt Lodahl toe.

Volgens de onderzoekers is het te duur voor een universiteit om een ​​opstelling te bouwen waarin ze controle kan uitoefenen tien, vijftien of meer lichtbronnen. Dus nu is het aan andere actoren, zoals particuliere bedrijven en laboratoria, om het onderzoekswerk verder te brengen en toepassingen voor de technologie te vinden.

© IE Online Media Services Pvt Ltd