Kühlung der Qubits mit Quantenmessung

Ein Florentiner Team hat einen Mechanismus gefunden, mit dem sehr niedrige Temperaturen erreicht werden können. Das Gleiche, dass Quantencomputer funktionieren. Die Studie wurde von der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

Sie haben einen Mechanismus identifiziert, der die Temperatur absenken kann, bis die idealen Bedingungen für das Funktionieren von Quantencomputern erreicht sind, die Superrechner, die die Gesetze der Quantenmechanik nutzen und Leistungen erzielen, die den modernsten Computern weit überlegen sind.

Eine Gruppe junger Wissenschaftler aus der Abteilung für Physik und Astronomie der Universität Florenz und des Instituts für Komplexe Systeme des CNR (National Research Council), koordiniert von Michele Campisi, haben einen Mechanismus identifiziert, der die Temperatur bis zum Erreichen der Temperatur senken kann ideale Bedingungen für das Funktionieren von Quantencomputern, die Superrechner, die die Gesetze der Quantenmechanik nutzen, um Leistungen zu erzielen, die den modernsten Computern weit überlegen sind. Das Team hat die Ergebnisse ihrer Arbeit in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht

„In der Quantenphysik - erklärt Campisi - ist die Grenze zwischen Objekt und Subjekt sehr schwach, denn wenn ein hypothetisches Subjekt ein Objekt beobachtet, ändert es seine Eigenschaften oder kann es sogar zerstören. Wenn zum Beispiel ein CCD-Sensor in der Kamera unseres Smartphones ein Photon erkennt, zerstört es dieses dabei. Mit anderen Worten: Auf der nanoskopischen Ebene, auf der die Gesetze der Quantenmechanik herrschen, ist der Prozess der Beobachtung oder genauer der Messung sehr invasiv “.

Der erste relevante Aspekt der Florentiner Forschung ist, dass die Beobachtung, obwohl sie invasiv ist, auch nützlich sein kann. „Unsere Untersuchung - fügt Campisi hinzu“, hat gezeigt, dass der Messprozess gerade aufgrund der Invasivität dazu genutzt werden kann, Energie auf das beobachtete Objekt zu übertragen. Daher die Idee: Wenn es sich bei dem von mir betrachteten Objekt um eine nanoskopische Maschine handelt, kann ich es einfach durch Beobachtung mit Kraftstoff versorgen. “

„Wir haben diese Idee auf das Qubit-Kühlproblem angewendet. Qubits sind die grundlegenden Komponenten von Quantencomputern und müssen zum Betrieb bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (-273 ° C) gehalten werden. Wir haben daher eine nanoskopische Maschine entwickelt und entworfen, die unter Beobachtung Energie aus den Qubits eines Quantencomputers gewinnen kann, d. H. Wärme, um sie kalt zu halten. Das Gleiche passiert mit dem Kühlschrank zu Hause. Den im Kühlschrank enthaltenen Lebensmitteln wird Energie entzogen, um sie kalt zu halten: Der Unterschied besteht darin, dass der Kühlschrank zu Hause mit Strom versorgt wird, während unser Quantenkühlschrank durch diesen Prozess befeuert wird es zu beobachten ”.

Die innovativsten Aspekte der Forschung liegen daher darin, verstanden zu haben, dass Beobachtung eine Energiequelle sein kann, und den Mechanismus zu identifizieren, der die Nutzung dieser Energie ermöglicht.

Die Studie hat derzeit theoretischen Charakter, hat aber bereits eine klare Anwendungsfunktionalität gezeigt. „Der Körper unseres Quantenkühlschranks besteht selbst aus Qubits, genau dem gleichen Typ wie die Qubits der Quantencomputer, die wir abkühlen möchten. Daher kann es natürlich mit der derzeit verfügbaren Technologie in vorhandene Quanten-Mikrochips integriert werden. Unsere Arbeit hat nicht nur gezeigt, dass dies möglich ist, sondern auch praktische Hinweise dafür, wie dies erreicht werden kann “.