Daugiau kaip du dešimtmečius mokslininkai stebėjo elektronus šokinėjančius tarp lygmenų realiame laike. „Atomai turi energijos lygmenis ir elektronai peršoka iš vieno lygmens į kitą, o tai registruojama optiškai. Realiuose atomuose galima užkoduoti informaciją pagaminant kvantinį bitą, dar vadinamą kubitu“, – pasakė Irfanas Sidikis, Kalifornijos universiteto, esančio Berklyje, profesorius
Daugiau kaip du dešimtmečius mokslininkai stebėjo elektronus šokinėjančius tarp lygmenų realiame laike. „Atomai turi energijos lygmenis ir elektronai peršoka iš vieno lygmens į kitą, o tai registruojama optiškai. Realiuose atomuose galima užkoduoti informaciją pagaminant kvantinį bitą, dar vadinamą kubitu“, – pasakė Irfanas Sidikis (Irfan Siddiqi), Kalifornijos universiteto, esančio Berklyje, profesorius.
Nors kubitai, suformuoti realių atomų, turi didelę koherentiškumo trukmę, Sidikis pabrėžė, kad tokius atomus yra sudėtinga sujungti vieną su kitu ir turėti pastovius sistemos parametrus. Kubitai, padaryti iš dirbtinių atomų, gali būti suderinti ir gaminami dideliais kiekiais. Superlaidžios elektros srovės grandinės, sumodeliuotos su energijos lygmenimis, panaudojimas yra vienas iš būdų atomams kurti.
„Šie dirbtiniai atomai yra sukurti elektros srovės grandinės, todėl mes galime valdyti jų parametrus. Mes galime atlikti analogiškus eksperimentus, atliekamus su realiais atomais. Galime gauti skirtingų parametrų režimus, bet trumpai gyvuojančios koherentiškumo trukmės sąskaita, – pasakė Sidikis. – Problema su superlaidžiomis grandinėmis susijusi su nesugebėjimu tiksliai nustatyti turimas būsenas.“ Tikslumo trūkumas ribojo realaus laiko kvantinio grįžtamojo ryšio stebėjimą. Tačiau taip buvo iki šiol.
Sidikis su grupe sukūrė eksperimentą, kuris leido jiems stebėti superlaidaus kubito kvantinę būseną. Kubitas veikė kaip dirbtinis atomas. Mokslininkų darbas atspausdintas „Physical Review Letters“ žurnale.
„Realiuose atomuose šuolis tarp lygmenų paprastai vyksta sekundės dalių intervalais. Šuolis registruojamas optinio proceso metu, – pažymėjo Sidikis. – Dirbtiniuose atomuose šuolis įvyksta per mažiau nei mikrosekundę. Šie šuoliai pasireiškia per silpnu mikrobangų dažnio signalu. Todėl juos žymiai sunkiau stebėti.“
Tam, kad susitvarkyti su šia problema, tyrėjų grupė sukonstravo superlaidumo stiprintuvą, pagamintą iš plonos aliuminio plėvelės Džozefsono (Josephson) sandūros. Kubitas taip pat buvo pagamintas iš tų pačių sudedamųjų dalių ir atšaldytas iki trisdešimties milikelvinų.
„Kai įvyksta šuolis, jis pakeičia kaimyninės grandinės rezonansinį dažnį, kurį mes stebime vidutiniškai su keliais mikrobangų fotonais, – paaiškino Sidikis. – Emisija vyksta spontaniškai, todėl neįmanoma žinoti, kada ji įvyks. Dabar mes galime stebėti atskirą šuolį. Žymėdami šuolio laiką, mes galime įvertinti vidutinį viso ansamblio elgesį.“
Tikimasi, kad gauti rezultatai bus dar vienas žingsnelis link kvantinio kompiuterio. „Tam, kad ištaisyti klaidas, kurios atsiranda bet kokiame realiame kvantiniame kompiuteryje, jas reikia nustatyti greitai ir efektyviai, – pabrėžė Sidikis. – Dabar, kai mes parodėme, kad galima stebėti kvantinių būsenų pasikeitimus realiame laike, tai turėtų būti įmanoma pritaikyti šį procesą kvantinės informacijos valdymui.“
Toliau Sidikis su kolegomis planuoja dirbti su klaidų korekcija. „Tai turėtų būti įmanoma dabar padaryti, kai mes turime tokią galimybę“.
