Kwantumcomputers beloven bepaalde gebieden van complexe informatica vooruit te helpen. Een van de obstakels voor hun ontwikkeling, echter, is het feit dat kwantumverschijnselen, die plaatsvinden op het niveau van atomaire deeltjes, kunnen ernstig worden beïnvloed door omgevingslawaai uit hun omgeving. Vroeger, wetenschappers hebben geprobeerd de samenhang van de systemen te behouden door ze af te koelen tot zeer lage temperaturen, bijvoorbeeld, maar uitdagingen blijven. Nutsvoorzieningen, in onderzoek gepubliceerd in Natuurcommunicatie , wetenschappers van het RIKEN Center for Emergent Matter Science en medewerkers hebben defasering gebruikt om de kwantumcoherentie in een systeem met drie deeltjes te behouden. Normaal gesproken, defasering veroorzaakt decoherentie in kwantumsystemen.

Kwantumverschijnselen zijn over het algemeen beperkt tot het atomaire niveau, maar er zijn gevallen - zoals laserlicht en supergeleiding - waarin de samenhang van kwantumverschijnselen het mogelijk maakt ze op macroscopisch niveau uit te drukken. Dit is belangrijk voor de ontwikkeling van kwantumcomputers. Echter, ze zijn ook extreem gevoelig voor het milieu, die de samenhang vernietigt die ze betekenisvol maakt.

De groep, geleid door Seigo Tarucha van het RIKEN Center for Emergent Matter Science, het opzetten van een systeem van drie kwantumstippen waarin elektronenspins afzonderlijk kunnen worden bestuurd met een elektrisch veld. Ze begonnen met twee verstrengelde elektronenspins in een van de eindkwantumstippen, terwijl de middelste stip leeg blijft, en bracht een van deze spins over naar de middelste stip. Vervolgens verwisselden ze de spin in het midden van de punt met een derde spin aan de andere kant met behulp van elektrische pulsen, zodat de derde spin nu verstrikt raakte in de eerste. De verstrengeling was sterker dan verwacht, en gebaseerd op simulaties, realiseerden de onderzoekers zich dat het omgevingsgeluid rond het systeem, paradoxaal genoeg, helpen de verstrengeling te vormen.

Volgens Takashi Nakajima, de eerste auteur van de studie, "We ontdekten dat dit voortkomt uit een fenomeen dat bekend staat als de 'quantum Zeno-paradox, ' of 'Turing-paradox, ' wat betekent dat we een kwantumsysteem kunnen vertragen door het vaak te observeren. Dit is interessant, omdat het leidt tot omgevingslawaai, wat een systeem normaal gesproken onsamenhangend maakt, Hier, het maakte het systeem coherenter."

Tarucha, de leider van het team, zegt, "Dit is een zeer opwindende bevinding, omdat het mogelijk kan helpen om het onderzoek naar het opschalen van kwantumcomputers voor halfgeleiders te versnellen, waardoor we wetenschappelijke problemen kunnen oplossen die erg moeilijk zijn voor conventionele computersystemen."

Nakajima zegt, "Een ander gebied dat voor mij erg interessant is, is dat een aantal biologische systemen, zoals fotosynthese, die opereren in een zeer lawaaierige omgeving profiteren van macroscopische kwantumcoherentie, en het is interessant om na te denken of een soortgelijk proces plaatsvindt."