"De quarton-koppelaar versnelt niet alleen de snelheid waarmee we qubits kunnen uitlezen, maar verrijkt ook het palet aan interacties dat beschikbaar is voor kwantumoperaties", legt Yufeng "Bright" Ye, PhD '24, van MIT uit.
Onderzoekers van MIT hebben in Cambridge, MA, op [Publicatiedatum, uitgaande van de huidige datum] een doorbraak in kwantumcomputing aangekondigd. Het team bereikte de sterkste niet-lineaire licht-materiekoppeling tot nu toe, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor kwantumuitlezingen die tien keer sneller zijn dan voorheen mogelijk was.
Deze vooruitgang pakt een cruciale uitdaging aan: de snelheid en betrouwbaarheid van kwantumoperaties. Hoge-snelheidsmeting is cruciaal omdat qubits, de bouwstenen van kwantumcomputers, vatbaar zijn voor fouten en decoherentie.
De innovatie van het MIT-team is gecentreerd rond de "quarton-koppelaar", een supergeleidend circuitontwerp. Deze koppelaar genereert een niet-lineaire interactie tussen fotonen en kunstmatige atomen, waardoor de interactiesterkte vertienvoudigd wordt.
Deze sterkere koppeling maakt snellere kwantumpoortoperaties en uitleesprocessen mogelijk. De kwantumuitlezing omvat het schijnen van microgolf-fotonen op een qubit; de quarton-koppelaar versterkt de frequentieverschuivingen, waardoor meting binnen nanoseconden mogelijk is.
De onderzoekers integreerden twee supergeleidende qubits die via de quarton-koppelaar met elkaar verbonden zijn. Deze opstelling versterkt zowel de foton-atoom- als de qubit-qubit-interacties, waardoor de reikwijdte van kwantumoperaties wordt vergroot.
Ye benadrukt dat deze doorbraak het bereiken van fouttolerantie versnelt, een cruciale drempel voor het ontsluiten van praktische kwantumtoepassingen. Deze vooruitgang brengt de kwantumcomputinggemeenschap dichter bij het realiseren van fouttolerante kwantumcomputers die in staat zijn tot grootschalige, betrouwbare verwerking.
De implicaties reiken verder dan versnelde uitlezing en openen mogelijkheden voor multi-qubitpoorten en verstrengelingsgeneratie. Deze mijlpaal markeert een overtuigende stap in de richting van het realiseren van de verreikende voordelen van kwantumcomputing.
De studie, gepubliceerd in Nature Communications, benadrukt de interdisciplinaire samenwerking tussen MIT, MIT Lincoln Laboratory en Harvard University. Dit werk belooft theoretisch potentieel om te zetten in operationele realiteit, waardoor de komst van praktische kwantummachines wordt versneld.