EXAMEN

Dans la nouvelle technologie de l'information quantique, les états quantiques « fragiles » doivent être transférés entre qubits éloignés. Récemment, l'Institut fédéral suisse de technologie de Zurich chercheurs a réalisé le transfert quantique entre deux qubits à l'état solide, cliquez simplement sur le bouton pour terminer.

fond

Quelle que soit la taille, les transferts de données sont les piliers de la société de l'information moderne. Sur Internet, les données entre les ordinateurs de change dans le monde entier, le câble de fibre optique est généralement utilisé. D'autre part, dans l'ordinateur, la navette doit de données et-vient entre les différents processeurs. échange de données fiables, actuellement en cours d'élaboration pour la nouvelle technologie quantique, il a aussi une signification très importante. Mais, en même temps, pour parvenir à cet échange de données fiables, la difficulté est très élevé.

(Source: Département de physique, Université de Bâle)

innovation

Récemment, l'Institut fédéral suisse de technologie de Zurich (ETH Zurich) est une équipe de physicien, sous la direction du Laboratoire de Physique des Solides Andreas Wallraff, appuyez simplement sur le bouton sur la mise en uvre réussie de deux qubits à environ un mètre transmission de l'information quantique entre la fidélité. Leur étude, publiée dans la revue Science de cette semaine « Nature (Nature) ».

Source :. ETH Zurich / M Pechal, T. Walter, P. Kurpiers

technologie

Les principales caractéristiques des ordinateurs quantiques et des technologies de l'information, la cryptographie quantique quantique est des bits quantiques (qubits de) comme unité de base d'information. A la différence des bits classiques, et non pas simplement qubit données représentant 0 ou 1, mais a un soi-disant « superposition quantique », à savoir, qubits peuvent également être sous « qui est, 0 et 1 ».

D'une part, un peu quantique aidera à construire des ordinateurs quantiques extrêmement puissants, les ordinateurs quantiques peuvent utiliser l'état de superposition étendu plus efficace et plus rapide qu'un opérations informatiques classiques. D'autre part, très sensible à ces états, non seulement transmis par des techniques classiques.

La principale question est: bits quantiques « de statiques » doivent d'abord être convertis en qubits « volants », comme les photons, et puis de nouveau à un autre type de qubits de « statiques ». Il y a quelques années, les chercheurs ont été en mesure de transférer cette manière des états quantiques atomiques. Par exemple, nous avons introduit l'Espagne institut de recherche en sciences de photons chercheurs (ICFO) ont réalisé une base de connexion réseau quantique « hybride », en utilisant un seul photon en tant que support d'information, deux quantiques différents situés dans différents laboratoires communication quantique optique entre les noeuds.

(Source: ICFO / Scixel)

Wallraff et ses collègues sont espacés entre deux qubits certaine distance supraconductrice solide telle transmission avec succès atteint. Pour atteindre cet objectif, les physiciens câble coaxial pour relier l'antenne au dispositif de borne de connexion de deux qubits supraconducteurs. Un premier état quantique du qubit, qui y est contenu défini par une paire d'électrons supraconducteurs (également appelés « paires de Cooper ») nombre. Tout d'abord, en utilisant un contrôle très précis des impulsions micro-ondes, de sorte qu'un premier état quantique du qubit transmis au résonateur photoniques à micro-ondes. Puis, de celle du résonateur, par des photons micro-ondes d'impulsion à nouveau, « sur » atteint le second résonateur coaxial passe à un second état quantique du qubit. Université de Yale a récemment réalisé une expérience similaire.

valeur

laboratoire Wallraff doctorat Philipp Kurpiers a déclaré: « L'objectif de notre programme est que la transmission d'états quantiques est déterministe, ce qui signifie que vous pouvez appuyer sur un bouton pour le faire fonctionner. » Dans certaines expériences précédentes, la transmission d'états quantiques il a été atteint, mais la transmission est probabiliste: peut parfois réussir, mais la plupart du temps est un échec. Par exemple, une transmission réussie d'un signal peut être envoyé par le « photon déclaratoire ». Chaque fois que la transmission échoue, essayez simplement de nouveau. Bien sûr, le taux de transmission efficace du quantum sera grandement réduite de cette façon. Par conséquent, pour des applications pratiques, méthodes déterministes, comme ETH a démontré, il présente des avantages évidents.

Andreas Wallraff a déclaré: « Notre taux de transfert de l'état quantique est le plus élevé de toutes les implémentations, et pour la première fois dans le protocole, 80% des cas, la fidélité de transmission sont très bons. » Les chercheurs ont également utilisé leur technique créer jusqu'à 50.000 fois par seconde enchevêtrement quantique entre deux qubits. Ce processus de transfert lui-même est seulement moins d'une centaine de millionième de seconde, ce qui signifie que le taux de transmission est encore beaucoup de place à l'amélioration. L'intrication quantique entre deux objets quantiques éloignés pour créer un contact étroit, cette fonction peut être utilisée ou une téléportation de cryptographie quantique.

(Source: Christoph Hohmann / Munich nanosystèmes)

avenir

Ensuite, les chercheurs veulent essayer d'utiliser deux qubits, comme émetteur et l'autre comme un récepteur, entre une paire de qubits troquer enchevêtrement quantique. Cette procédure est utile pour les ordinateurs quantiques plus grande échelle, ces ordinateurs quantiques à grande échelle devraient construire dans les prochaines années. ordinateurs quantiques actuels que de quelques bits quantiques, mais en essayant de construire plus grande échelle ordinateur quantique avec des centaines de qubits, les concepteurs doivent envisager comment connecter plus efficacement les de manière à le meilleur possible façon de montrer les avantages des ordinateurs quantiques.

Aujourd'hui, comme des grappes d'ordinateurs composés comme un seul ordinateur, en utilisant la technologie Wallraff, les ordinateurs quantiques seront connectés aux modules ensemble. La distance de transmission de courant d'environ un mètre, cette distance ne manquera pas d'augmenter à l'avenir. Récemment, Wallraff et ses collègues ont montré un fil supraconducteur super-froid, il peut couvrir des dizaines de mètres avec une très faible transmission de perte de photons. Ainsi, ils sont reliés au centre de calcul quantique, l'avenir sera très probablement.

mot-clé

calcul quantique, la cryptographie quantique, le transport quantique supraconducteur

Documents de référence

[1] https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2018/06/push-button-quantum-transfer.html

[2] Kurpiers P, Magnard P, Walter T, Royer B, Pechal M, Heinsoo J, Salathé Y, Akin A, Storz S, Besse JC, Gasparinetti S, Blais B, Wallraff A. transfert d'état quantique déterministe et l'enchevêtrement distant en utilisant photons micro-ondes Nature, le volume 558, pages 264-267 (2018), doi :. 10.1038 / s41586-018-0195-y