14 kvantbitti: füüsikud ületasid kvantraalimise seniste võimete piiri!
Termini „põimitus“ (sks verschränkung) võttis kasutusele Austria teadlane, Nobeli preemia laureaat Erwin Schrödinger 1935. aastal ning see kirjeldab kvantmehaanikalist nähtust, mida hoolimata tõigast, et selle toimimist on lihtne demonstreerida, ei ole seni veel täielikult mõistetud. Põimitud osakesi ei saa käsitleda eraldiste, selgelt määratletud olekutega osakestena; pigem tuleks neid pidada terviklikuks süsteemiks. Üksikuid kvantbitte põimides sooritab kvantarvuti tehteid tavaarvutist märksa kiiremini, vahendab PhysOrg.com.
„Kui mängus on rohkem kui kaks osakest, muutub põimitus veelgi arusaamatumaks,“ väidab Innsbrucki ülikooli katselise füüsika instituudi Rainer Blatti juhitud töörühma nooremteadur Thomas Monz. „Meie mitmeid osakesi hõlmav katse pakub uusi perspektiive selle nähtuse mõistmiseks,“ lisab Blatt.
Maailmarekord: 14 kvantbitti
Alates 2005. aastast on Rainer Blatti uurimisrühma kontol olnud suurima hulga kvantbittide eksperimentaalse põimimise maailmarekord. Seni pole kellelgi teisel õnnestunud saavutada kaheksa osakese — ehk ühe kvantbaidi — kontrollitud põimitust. Nüüd on Innsbrucki teadlased oma tulemust peaaegu kaks korda parandanud. Uurijad püüdsid 14 kaltsiumiaatomit ioonilõksu, mida manipuleerisid kvantraalile sarnaselt laservalgusega. Iga aatomi sisemised olekud moodustasid üksikuid kubiteid ning nii kujuneski 14 kubitist koosnev kvantregister. Selline register kujutab endast tulevikus loodava kvantarvuti südamikku.
Lisaks selgitasid Innsbrucki ülikooli füüsikud välja, et aatomite lagunemise tempo ei ole lineaarne, nagu tavaliselt eeldatakse, vaid võrdeline kvantbittide arvu ruuduga. Mida rohkem osakesi on põimitud olekus, seda hüppelisemalt kasvab süsteemi tundlikkus. „Seda protsessi nimetatakse superdekoherentsuseks ning kvant-andmetöötluses on seda seni täheldatud üliharva,“ selgitab Thomas Monz. Avastus pole oluline mitte ainuüksi kvantarvutite kontekstis, vaid ka ülitäpsete aatomkellade või kvantsimulatsioonide konstrueerimise seisukohalt.
Veel rohkem põimitud osakesi
Innsbrucki füüsikaeksperimentaatoreil on juba õnnestunud ioonilõksu püüda kuni 64 osakest. „Nii suurt hulka ioone pole meil veel aga põimida õnnestunud,“ märgib Thomas Monz. „Siiski annavad juba saavutatud tulemused meile aluse suure hulga põimitud osakeste käitumise paremaks mõistmiseks.“ Samuti võivad omandatud teadmised võimaldada teadlastel peagi veel rohkem aatomeid omavahel põimida.
Paari nädala eest teatas Rainer Blatti töörühm ajakirjas Nature veel ühest olulisest avastusest samas vallas: nad näitasid, et ioone võib olla võimalik põimida elektromagnetilise paarimise abil. See lubab teadlastel hulga kvantregistreid tõhusalt mikrokiibile liita. „Kõik need tulemused kujutavad endast olulisi samme kvanttehnoloogiate viimisel praktiliseks andmetöötluseks sobivale kujule,“ on Rainer Blatt veendunud.
Töö tulemused avaldati teadusajakirjas Physical Review Letters.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!