Los investigadores han demostrado puertas cuánticas holonómicas bajo campo magnético cero a temperatura ambiente, lo que permitirá la realización de computadoras cuánticas universales rápidas y tolerantes a fallas.
Una computadora cuántica es una máquina poderosa con el potencial de resolver problemas complejos mucho más rápido que la computadora convencional de hoy. Los investigadores están trabajando actualmente en el siguiente paso en la computación cuántica: construir una computadora cuántica universal.
El artículo, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , informa una demostración experimental de puertas cuánticas holonómicas no adiabáticas y no abelianas sobre un qubit de espín geométrico en un núcleo de electrones o nitrógeno, lo que allana el camino para realizar una computadora cuántica universal.
La fase geométrica es actualmente un tema clave en la física cuántica. Una puerta cuántica holonómica que manipula puramente la fase geométrica en el sistema degenerado de estado fundamental se cree que es una forma ideal de construir una computadora cuántica universal tolerante a fallas. La puerta de fase geométricao la puerta cuántica holonómica se ha demostrado experimentalmente en varios sistemas cuánticos, incluidos los centros de vacantes de nitrógeno NV en el diamante. Sin embargo, los experimentos anteriores requerían microondas u ondas de luz para manipular el subespacio no degenerado, lo que lleva a la degradación de la fidelidad de la puerta debido a los efectos no deseadosinterferencia de la fase dinámica.
"Para evitar interferencias no deseadas, utilizamos un subespacio degenerado del qutrit de espín triplete para formar un qubit lógico ideal, que llamamos qubit de espín geométrico, en un centro NV. Este método facilitó puertas geométricas rápidas y precisas a una temperatura inferior10 K, y la fidelidad de la puerta estaba limitada por la relajación radiativa ", dice el autor correspondiente Hideo Kosaka, profesor de la Universidad Nacional de Yokohama." Basado en este método, en combinación con microondas polarizadas, logramos manipular la fase geométrica en un NVcentrar en diamante bajo un campo magnético cero a temperatura ambiente "
El grupo también demostró una puerta holonómica de dos qubits para mostrar la universalidad al manipular el enredo del núcleo del electrón. El esquema genera una puerta puramente holonómica sin requerir una brecha de energía, lo que habría inducido una interferencia de fase dinámica para degradar la fidelidad de la puerta, ypor lo tanto, permite un control preciso y rápido sobre memorias cuánticas de larga duración, para realizar repetidores cuánticos que interactúan entre computadoras cuánticas universales y redes de comunicación seguras.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Nacional de Yokohama . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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