Et samarbejde mellem Nordita, Nordic Institute for Theoretical Physics, der er vært af Stockholm University, KTH og Google Quantum AI, udforsker, hvordan gravitationsfelter påvirker kvanteberegningshardware, der lægger grundlaget for fremskridt inden for kvantesensing.
Fysikere fra Nordita har sammen med Google Quantum AI offentliggjort en banebrydende undersøgelse, der undersøger, hvordan klassiske gravitationsfelter kan påvirke ydelsen af Quantum Computing -hardware.
Forskningen, ledet af professor Alexander Balatsky (Nordita og KTH) og Pedram Roushan (Googles projektleder inden for kvanteberegning), fremhæver et overraskende samspil mellem tyngdekraft og kvantesystemer, der bryder ny grund inden for kvanteteknologi. Holdet inkluderer også Patrick Wong og Joris Schaltegger, forskere ved Nordita.
“Vi lever i en æra med et globalt teknologirace for universel kvanteberegning,” siger Balatsky. “Vores forskning afslører, at den samme finjusterede qubits, der er konstrueret til at behandle information, også kan tjene som præcise tyngdekraftsensorer – så følsomme, at fremtidige kvantechips kan fungere som praktiske tyngdekraftsensorer. Denne tilgang åbner en ny grænse i kvanteteknologi. “
Holdets fund, der er detaljeret i manuskriptet “Quantum Sensing fra Gravity som en universel affasende kanal for qubits,” udgivet i Fysisk gennemgang a Den 7. januar skal du vise, at selv de svage gravitationskræfter nær Jorden kan påvirke kvantesystemer.
Gravitationseffekter, selvom de typisk overses i kvanteberegningshardware, forårsager mindre skift i en qubits energiniveau baseret på dens højde. For en enkelt qubit er disse effekter minimale. For et ensemble af qubits – såsom Googles lodret justerede Sycamore -chip – bliver effekten imidlertid mere udtalt, hvilket skaber målbar “affasning” på tværs af systemet.
Denne opdagelse giver indsigt i, hvordan tyngdekraften kan påvirke kvantehardware, hvilket giver nye muligheder for fejlkorrektion og avancerede sensing -kapaciteter.
“Gravitation er unik – det kan ikke beskyttes som elektromagnetisk stråling,” siger Wong. “Efterhånden som kvanteenheder vokser i kompleksitet, kan disse gravitationseffekter blive stadig mere betydningsfulde, hvilket påvirker fremtiden for kvanteteknologier.”
Mod GPS-fri navigation og videre
Undersøgelsen lægger også grundlaget for design af specialiserede kvantechips optimeret til gravitationsfølelse. Sådanne fremskridt kan føre til revolutionære teknologier som GPS-fri navigation, hvilket muliggør præcis placeringssporing uden afhængighed af satellitter.
“Kvanteteknologiske applikationer vokser på tværs af mange felter, og kvantensføling skiller sig ud som en næsten sigt, praktisk anvendelse,” siger Balatsky. “Voksende investeringer i kvanteteknologi i Sverige positioner Nordita, KTH og SU som et vigtigt center for kvanteberegning og applikationer.”
Jonas Weissenrieder, professor i materialefysik (KTH), kommentarer, “Kvantematerialer udgør en hjørnesten i morgendagens kvanteinnovationer. Vi på KTH forestiller os store muligheder inden for materialer til kvanteanvendelser med eksempler, herunder nye fotondetektorer, magnetiske feltsensorer, Stammeføler.