Postavljen novi svjetski rekord Kvantne superpozicije

(Credit © 2013 Stef Simmons with CC BY)

(Credit © 2013 Stef Simmons with CC BY)

Postavljen je novi rekord od 39 minuta u održavanju inače, na sobnoj temperaturi, fragilnog kvantnog stanja. To premošćuje ključnu barijeru u izgradnji super-brzog kvantnog računala.

Internacionalni je tim znanstvenika, uključujući Stephanie Simmons sa Oksfrodskog Sveučilišta Ujedinjenog Kraljevstva, objavio ovaj pronalazak u časopisu Science. U konvencionalnim računalima podaci se spremaju u formi nula i jedinica. U ovom pokusu, kvantni bitovi ‘qubitovi’ stavljeni su u „superpozicijsko“ stanje gdje mogu biti nula i jedan istovremeno – omogućujući simultano obavljanje višestrukih kalkulacija.

U eksperimentu je tim znanstvenika podigao temperaturu sistema u kojem su informacije ukodirane u jezgru atoma fosfora unutar silicija. Temperatura sistema podignuta je s -269 °C na 25 °C te je time demonstrirano da superpozicijsko

stanje na toj temperaturi preživljava 39 minuta – prijašnji rekord tog stanja izvan silicija, na sobnoj temperaturi bio je dvije sekunde. Znanstveni tim čak je uspio manipulirati qubitovima kako se temperatura sistema podizala, te su primijetili da su isti dovoljno robusni da informacije mogu preživjeti ponovno „zamrzavanje“ (optička tehnologija kojom se qubitovi čitaju funkcionira samo na jako niskim temperaturama).

„39 minuta isprva se možda ne čini kao jako dugačak period, no budući da ionu fosfora treba jedna stotinka sekunde da promijeni stanje odnosno nukleusni spin, što je tip operacije korišten u kvantnim kalkulacijama – u teoriji je moguće obaviti 20 milijuna operacija u vremenu potrebnom da superpozicija stagnira za 1%. Budući da su toliko robusni i imaju tako dug vijek trajanja, qubitovi bi mogli biti iznimno korisni svakome tko pokuša izraditi kvantno računalo“, tvrdi Stephanie Simmons s Odijela za Meterijale Oksfordskog Sveučilišta, jedna od autorica ovog izvješća.

„Ovo otvara mogućnost uistinu dugovječnog i koherentnog spremanja informacija na sobnoj temperaturi“, izjavljuje

Mike Thewalt sa Simon Fraser Sveučilišta.

Tim znanstvenika testiranje je isprva započeo s malom količinom silicija napunjenog drugim elementima, uključujući i fosfor. Kvantne informacije su ukodirane u jezgru fosforovog atoma: svaka jezgra (nukleus) ima intrinzično kvantno svojstvo koje se zove „spin“ – ono djeluje kao sićušan magnet kada biva stavljen u magnetsko polje. Spinovima je moguće manipulirati, stavljati ih u poziciju gore (0), dolje (1) ili bilo koji prostor između koji predstavlja superpoziciju ta dva stanja.

Znanstvenički tim pripremio je uzorak na temperaturi od 4 °C iznad apsolutne nule (-269 °C) te su potom isti stavili u magnetsko polje. Dodatni su pulsevi magnetskog polja korišteni kako bi se promijenio smjer nukleusnog spina i stvorilo superpozicijsko stanje. Kada su uzorci bili na niskim temperaturama nukleusnom spinu trebalo je 3 sata da se koherentnost spusti na 37% fosforovog iona i poslijedično izgubi superpoziciju. Ista ta frakcija preživjela je 39 minuta kada je temperatura sistema podignuta na 25 °C.

„Ovi vijekovi trajanja barem su deset puta duži od onih u prijašnjim eksperimentima“, tvrdi Stephanie Simmons. „Uspjeli smo identificirati sistem koji praktički nema distorzije. Ovo su qubitovi za visoke performance.“

„Čeka nas još puno posla kako bismo mogli obavljati kvantne kalkulacije na većim razmjerima. Nukleusni spinovi fosforovog iona korišteni za ovaj eksperiment bili su stavljeni u isto kvantno stanje. Kako bi fizičari mogli vršiti kalkulacije pomoću njih, bit će potrebno različite qubitove stavljati u različita stanja. Tako bi oni mogli kontrolirano komunicirati međusobno – to bi bio najveći slijedeći izazov“, kaže Simmons.

Izvor: University of Oxford

Izvor: http://znanost.geek.hr/clanak/postavljen-je-novi-svjetski-rekord-kvantne-superpozicije/#ixzz2m2N7sHvz

Leave a Comment