研究人員為新的量子技術(shù)創(chuàng)造了一個普遍的糾纏者

量子物理學(xué)中的一個關(guān)鍵概念是糾纏，其中兩個或多個量子系統(tǒng)變得如此密不可分，以至于無法通過單獨(dú)觀察每個元素來確定它們的集體狀態(tài)?，F(xiàn)在，耶魯大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種“通用糾纏器”，可根據(jù)需要連接各種編碼粒子。

該發(fā)現(xiàn)代表了一種強(qiáng)大的新機(jī)制，可用于量子計(jì)算，密碼學(xué)和量子通信。該研究由Robert Schoelkopf的耶魯實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)， 并 出現(xiàn)在Nature雜志上。

量子計(jì)算是通過稱為量子位的精細(xì)數(shù)據(jù)位完成的，這些數(shù)據(jù)很容易出錯?？茖W(xué)家們說，為了實(shí)現(xiàn)忠實(shí)的量子計(jì)算，他們需要“邏輯”量子比特，其誤差可以使用量子糾錯碼來檢測和糾正。

耶魯大學(xué)應(yīng)用物理與物理學(xué)教授，耶魯量子研究所所長 Schoelkopf說：“我們已經(jīng)展示了一種在邏輯編碼量子位之間創(chuàng)建門的新方法，最終可以進(jìn)行誤差校正 。” “這比以前的表現(xiàn)要復(fù)雜得多。”

糾纏機(jī)制稱為指數(shù)-SWAP門。在這項(xiàng)研究中，研究人員通過確定性地將編碼狀態(tài)糾纏在任何選定的配置或代碼中來演示新技術(shù)，每個配置或代碼都安裝在兩個獨(dú)立的3D超導(dǎo)微波腔中。

“這種通用的糾纏器對于強(qiáng)大的量子計(jì)算至關(guān)重要，” 該研究的共同第一作者Yvonne Gao說 。“科學(xué)家發(fā)明了大量硬件高效的量子糾錯碼 - 每一個都巧妙地設(shè)計(jì)了具有獨(dú)特特性的設(shè)計(jì)，可以用于不同的應(yīng)用。然而，它們中的每一個都需要連接一組新的定制操作，從而引入顯著的硬件開銷并降低了多功能性。“

通用糾纏器通過在任何期望的輸入狀態(tài)之間提供門來減輕該限制。“我們現(xiàn)在可以選擇任何想要的代碼，甚至可以隨時更改它們，而無需重新連接操作，”聯(lián)合第一作者Brian Lester說。

這一發(fā)現(xiàn)只是耶魯量子研究工作的最新舉措。耶魯科學(xué)家處于開發(fā)第一批完全有用的量子計(jì)算機(jī)的前沿，并在超導(dǎo)電路的量子計(jì)算方面做了開創(chuàng)性的工作。