Uusi menetelmä nopeuttaa kvanttitiedon lukemista
Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijat ovat onnistuneet lukemaan nopeammin kubittien eli kvanttibittien sisältämää tietoa hyödyntämällä kahta mikroaaltopulssia yhden sijasta. Tutkijaryhmä sai kubitin tilat selville paljon nopeammin kuin vain yhtä pulssia käytettäessä.
Kvanttitietokoneisiin liitetty vallankumouksellisuus perustuu niiden poikkeukselliseen ominaisuuteen, jota kutsutaan superpositioksi. Kubitit voivat olla samanaikaisesti tilassa 0 tai 1, tai saada minkä tahansa arvon niiden väliltä. Kvanttitietokoneet hallitsevat siis kaikki kvanttimuistin superpositiot, ja ne kykenevät tämän vuoksi ratkaisemaan laskentaongelmia tavanomaisia tietokoneita nopeammin.
Kubitit ovat kuitenkin hyvin herkkiä, ja ne saadaan tällä hetkellä säilyttämään kvanttitietoa alle millisekunnin kerrallaan, vaikka ne jäädytettäisiin hyvin mataliin lämpötiloihin. Jotta kubiteista voidaan lukea hyödyllistä tietoa, lukemisen täytyy tapahtua niin nopeasti ja virheettömästi kuin mahdollista.
Aalto-yliopiston tohtoriopiskelija Joni Ikonen on yhdessä kvanttitutkimusryhmän kanssa kehittänyt ratkaisuja kubittien nopeampaan lukemiseen. Tähän asti kubitteja on luettu lähettämällä lyhyt mikroaaltopulssi suprajohtavaan virtapiiriin, jossa kubitti sijaitsee, ja mittaamalla heijastunut mikroaaltopulssi. Kubitin tila voidaan päätellä heijastuneen signaalin käyttäytymisestä 300 nanosekunnissa.
Uudessa lukutavassa virtapiiriin lähetettävän pulssin lisäksi lähetetään samanaikaisesti toinen mikroaaltopulssi kubittiin itseensä. Käyttämällä kahta pulssia yhden sijaan tutkijaryhmä sai heijastuneen pulssin paljastamaan kubitin tilat huomattavasti nopeammin kuin yhtä pulssia käytettäessä.
”Uskomme pystyvämme lukemaan kubitin uudella menetelmällä alle 100 nanosekunnissa, kun saamme optimoitua näytteen ja minimoitua muut nopeutta rajoittavat tekijät”, kertoo Ikonen.
Lisäämällä kubittien lukemisen nopeutta ja tarkkuutta tutkijat saattavat olla askeleen lähempänä kvanttitietokonetta, joka ratkaisee tehokkaasti käytännön ongelmia.
”Kubitit ovat vaikeasti hallittavia. Toivottavasti uusi menetelmämme auttaa tiedeyhteisöä saavuttamaan kvanttiherruuden ja kvanttimaailmassa toimivan virheenkorjauksen. Nämä ovat tärkeitä virstanpylväitä matkalla kohti vikasietoista kvanttitietokonetta”, toteaa dosentti Mikko Möttönen, joka ohjasi tutkimusta yhdessä tutkijatohtori Jan Goetzin kanssa.
Tutkimus on toteutettu Kvanttilaskennan ja –laitteiden tutkimusryhmässä, joka on osa kvanttitutkimuksen kansallista huippuyksikköä Quantum Technology Finland QTF. Tutkimusryhmä hyödyntää tutkimuksessaan kansallista OtaNano-tutkimusinfrastruktuuria.
Artikkeli: Qubit Measurement by Multichannel Driving
Lisätietoa:
Joni Ikonen
Tohtoriopiskelija
Aalto-yliopisto
[email protected]
puh. +358 400 539 317
Mikko Möttönen
Vanhempi tutkija
Aalto-yliopisto
puh. 050 594 0950
[email protected]
Lue lisää uutisia
Professori Arja Karhumaa: ”Meidän on ymmärrettävä paremmin, kuinka tekstejä katsotaan”
Vakinaistetut professorit esittäytyvät: visuaalisen viestinnän muotoilun professori Arja Karhumaa tutkii kielen ja tekstin visuaalisen muodon välistä suhdetta eli miltä teksti kulloinkin näyttää, ja miten se vaikuttaa meihin ihmisinä.
Aallossa kuvattu lyhytelokuva kertoo opiskelijan vaikeasta valinnasta
Aalto-yliopiston Oasis of Radical Wellbeing -hankkeen rahoittama Myötätunto III -lyhytelokuvan kuvaukset alkoivat Otaniemessä 17.3. Valmiin elokuvan ensi-iltaa päästään katsomaan 30.5. Green Minds, Healthy Hearts – Social Sustainability Symposium -tapahtumassa Aalto-yliopiston Oppimiskeskuksessa.
Viisi asiaa, jotka päättäjien pitäisi tietää omistajuudesta Suomessa
Miten pärjäämme omistajuudessa Ruotsiin, Tanskaan ja Norjaan verrattuna? Maailman ensimmäinen omistajuuden professori Samuli Knüpfer listaa haasteet – ja kertoo, miksi ne on tärkeä saada ratkaistua.