Эта технология является одной из самых перспективных для реализации квантовых компьютеров.В эксперименте схема работала в режиме, при котором она больше не поглощает и не излучает электромагнитные волны определенной частоты, как если бы она скрывалась под маской-невидимкой — отсюда и термин «темное состояние». Затем, используя последовательность тщательно продуманных микроволновых импульсов, команда использовала темное состояние, чтобы реализовать перенос населения с основного энергетического уровня на второй энергетический уровень, не заселяя первый энергетический уровень. Количество энергии, передаваемой в этом процессе, соответствует одному микроволновому фотону примерно с той же частотой, что и в мобильных телефонах или микроволновых печах.
Это подтверждается квантовой томографией — методом восстановления волновой функции (в общем, матрицы плотности) путем вращения в абстрактном пространстве кубитов с последующими измерениями.«Согласование экспериментальных данных и теоретической модели весьма примечательно, и это дает нам уверенность в том, что мы понимаем, что происходит, и можем управлять этой квантовой системой.
Это демонстрирует, что трехуровневые системы (также называемые кутритами) могут использоваться в квантовые процессоры вместо стандартных двухуровневых кубитов », — говорит Антти Вепсалайнен, который реализовал эту технику и выполнил численное моделирование.И есть еще один поразительный факт об эксперименте: для выполнения передачи исследователи использовали так называемую неинтуитивную последовательность, применяя вначале импульс, который соединяет первый уровень со вторым уровнем, и только через некоторое время импульс, который связывает уровень земли с первым уровнем.«Предположим, вы хотите поехать из Хельсинки в Нью-Йорк и вам нужно изменить рейс в Лондоне», — объясняет Сорин Параоану. «Обычно вы сначала летите на самолете из Хельсинки в Лондон, затем ждете некоторое время в аэропорту Лондона, а затем садитесь на рейс Лондон-Нью-Йорк. Но в квантовом мире вам лучше сесть на самолет из Хельсинки. в Лондон через некоторое время после вылета рейса Лондон-Нью-Йорк.
Вы не будете находиться в Лондоне и прибудете в Нью-Йорк как раз в то время, когда самолет из Хесинки приземлится в Лондоне ». Это ошеломляет, но эксперимент показывает, что это действительно происходит.Помимо актуальности для квантовых вычислений, результат также имеет глубокое концептуальное значение.
Во многом наше понимание реальности основано на так называемом принципе непрерывности: идея, согласно которой влияния распространяются отсюда туда, проходя через все промежуточные места. Настоящие объекты не появляются откуда-то из ничего. Но эксперимент, кажется, опровергает это. Как и в большом шоу магии, квантовая физика позволяет вещам материализоваться здесь и там, по-видимому, из ниоткуда.
Команда хотела бы отметить прекрасную научную среду, созданную в Лаборатории низких температур (часть OtaNano) при Департаменте прикладной физики.