.Trapped electrons on quantum fluids and solids offer new route for high-fidelity qubits
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Starship version space science
.Trapped electrons on quantum fluids and solids offer new route for high-fidelity qubits
양자 유체 및 고체에 갇힌 전자는 고충실도 큐비트를 위한 새로운 경로를 제공합니다
Bill Wellock, 플로리다 주립 대학교 Lisa Lock 이 편집하고 Robert Egan 이 검토했습니다. 출처: AI가 생성한 이미지
양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 수년이 걸리는 어려운 계산 문제를 해결하는 데 있어 혁명적인 가능성을 지니고 있습니다. 하지만 이러한 컴퓨터가 그 잠재력을 발휘하려면 작동하는 양자 비트, 즉 큐비트가 필요합니다. 더 나은 큐비트를 찾는 것은 전 세계 연구자들의 주요 프로젝트이며, 연구자들은 다양한 재료와 방법을 시도하며 연구를 진행하고 있습니다. Progress in Quantum Electronics 에 게재된 연구에서 FAMU-FSU 공과대학의 연구자들은 양자 유체와 고체를 사용하여 큐비트를 구축하는 비전통적이고 유망한 접근 방식을 탐구했습니다.
이 논문은 초고청정 양자 유체와 액체 헬륨 , 고체 네온 과 같은 고체 표면 바로 위에 갇힌 전자가 칩 수준의 제어와 초고청정, 결함 없는 환경을 결합하여 기존 양자 기술의 주요 한계를 극복할 수 있는 확장 가능하고 충실도가 높은 큐비트를 향한 유망한 경로를 제시하는 방식을 조사했습니다. "이 플랫폼은 두 세계의 장점을 모두 결합했습니다."라고 기계공학과 교수이자 논문의 공동 저자인 웨이 궈는 말했습니다. "전자는 깨끗한 물질 표면 위의 고진공 상태에 존재하며, 동시에 칩 기반 마이크로파 기술을 사용하여 전자의 상태를 제어하고 판독할 수 있습니다. 이는 매우 강력한 조합입니다." 큐비트가 잘 작동하도록 설계자들은 몇 가지 핵심 매개변수를 최적화하려고 노력합니다.
그중 하나는 큐비트가 복잡한 양자 상태를 얼마나 오랫동안 유지할 수 있는지를 측정하는 결맞음 시간(coherence time)입니다. 다른 중요한 매개변수로는 큐비트 연산이 제대로 처리될 확률을 나타내는 게이트 충실도(gate fidelity)와 대량의 큐비트를 제조할 수 있는 용이성을 나타내는 확장성(scalability)이 있습니다. 초전도 큐비트나 포획 이온 큐비트와 같은 현재 선두주자 플랫폼들은 몇 가지 단점을 가지고 있습니다. 초전도 큐비트는 기존 칩 제조와 호환되고 확장에 이상적이지만, 재료 결함으로 인해 정확도가 제한되어 하나의 신뢰할 수 있는 논리적 큐비트를 형성하기 위해 여러 개의 물리적 큐비트가 필요합니다.
반면, 포획 이온은 진공 분리로 인해 긴 결맞음 시간과 높은 게이트 정확도를 제공하지만, 이러한 시스템의 확장은 복잡한 제어 하드웨어로 인해 제약을 받습니다. 이 리뷰 논문은 극저온에서만 존재하는 독특한 물질인 양자 유체나 고체 표면 위에 가두어진 전자를 사용하는 새로운 대안을 제시합니다. 이러한 전자는 초전도 큐비트 처럼 온칩 마이크로파 회로를 통해 정밀하게 조작될 수 있으며 , 포획된 이온과 같은 물질 결함이 없는 진공과 같은 환경의 이점을 누릴 수 있습니다. 이러한 하이브리드 방식은 기존 시스템의 단점을 극복하면서 고충실도의 확장 가능한 큐비트를 구현할 수 있는 잠재적인 가능성을 제시합니다.
이 논문은 궈 교수 연구팀의 중요한 기여를 포함하여 해당 분야에서 꾸준히 발전하고 있는 연구들을 바탕으로 작성되었습니다. 2022년, 궈 교수 연구팀은 고체 네온에서 전자를 이용한 양자 비트 연산을 시연했는데, 이는 큰 주목을 받은 획기적인 성과였습니다. 최근 그의 연구팀은 전자가 고체 네온의 표면 특성과 자발적으로 결합하여 큐비트 동작에 영향을 미치는 새로운 양자 상태를 형성하는 방식을 밝혀냈습니다.
본 리뷰는 전 세계 연구자들이 개발한 전자-헬륨 큐비트 및 기타 양자 유체 및 고체 기반 플랫폼 분야의 주요 연구 성과도 포함하고 있습니다. 특히 소형 양자 재료 분야 외의 과학자들, 특히 양자 소자 개발에 대한 이러한 새로운 접근 방식을 탐구하는 데 관심 있는 과학자들에게 통일되고 접근하기 쉬운 참고 자료가 될 것입니다. 양자 물질 과학과 양자 정보 공학을 연결함으로써, 이 논문은 큐비트 설계의 새로운 방향을 위한 토대를 마련했으며, 이는 양자 컴퓨팅의 모든 잠재력을 실현하는 데 도움이 될 수 있습니다. "양자 비트가 없다면 어떤 알고리즘을 개발하더라도 소용이 없습니다." 궈는 말했다.
"양자 유체 및 고체 분야는 상당히 작습니다. 이 분야의 연구자들은 양자 유체 와 고체의 특성을 이해하고 있습니다. 하지만 훨씬 더 큰 양자 정보 과학 분야에서는 초유체 헬륨이나 고체 네온 같은 물질과 그것들이 큐비트를 만드는 데 어떻게 사용될 수 있는지에 대해 잘 알지 못합니다. 이제는 이 분야 외의 연구자와 엔지니어도 이 정보를 활용하여 설계 작업을 수행할 수 있습니다." 이 리뷰에 대한 아이디어는 FSU 양자 이니셔티브가 주최한 워크숍에서 나왔습니다. 공동 저자로는 오키나와 과학기술연구소의 데니스 콘스탄티노프와 노트르담 대학교의 다페이 진이 있습니다.
추가 정보: Wei Guo 외, 양자 액체 및 고체에서의 양자 전자공학, Progress in Quantum Electronics (2024). DOI: 10.1016/j.pquantelec.2024.100552 플로리다 주립대학교 제공
https://phys.org/news/2025-05-electrons-quantum-fluids-solids-route.html
메모 2505290415_소스1.분석중【】
1.
양자 유체 및 고체에 갇힌 전자는 고충실도 큐비트를 위한 새로운 경로를 제공한다.
양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 수년이 걸리는 어려운 계산 문제를 해결하는 데 있어 혁명적인 가능성을 지니고 있다. 하지만 이러한 컴퓨터가 그 잠재력을 발휘하려면 작동하는 양자 비트, 즉 큐비트가 필요하다. 더 나은 큐비트를 찾는 것은 전 세계 연구자들의 주요 프로젝트이며, 연구자들은 다양한 재료와 방법을 시도하며 연구를 진행하고 있다.
_[3】큐비트.oser.01가 극저온 초전도체 물질 모드을 가진 보기1. sidems 안에 존재하는 전자로만 사용된다면, msbase 마이크로파 회로를 보기4. oss.made를 통해 정밀하게 조작될 수 있다. 어허.
보기1.sidems
0100-0000
0000-0001
main.void
0001-0000
0000-0100
물론, 일반 qdit.muti-ion.oser.01234..가 회로조작에 더 풍요롭고 자유로우며 융통적으로 최적화에 적합할 수도 있다. qudit의 자유도는 qubit.1-1=0,1+1=2 한쌍 보다는 무한한 다중성을 가진다.
oser.01.qbit는 특별하여 보기4.처럼 특이하게 dark_data.qms.qbit사용되기도 하리라. 어허.
보기4. 보기1.의 보이드를 중심에 세우고 사이드로 확장된 거대한 dark_data이다. 빛보다 빠르게 초순간적으로 2^43 개의 msbase9×2.magisum을 구현한다. 어허.
보기4.zerosum.state이다. 물론 n.sum.state도 무한히 존재하는 것으로 추정된다. 이들이 qubit,qudit.data로 양자상태가 존재한다.
보기4.
sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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