Nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ D heeft onthuld hoe robuuste begintoestanden kunnen worden voorbereid in kwantuminformatiesystemen, het minimaliseren van ongewenste overgangen die leiden tot verliezen in kwantuminformatie.

Door nieuwe technieken voor het genereren van 'uitzonderlijke punten' in kwantuminformatiesystemen, onderzoekers hebben de overgangen waardoor ze informatie verliezen aan hun omgeving geminimaliseerd.

Onlangs, onderzoekers zijn begonnen de effecten van de kwantummechanica te benutten om informatie op een aantal fascinerende nieuwe manieren te verwerken. Een van de grootste uitdagingen waarmee deze inspanningen worden geconfronteerd, is dat systemen gemakkelijk hun kwantuminformatie kunnen verliezen als ze interageren met deeltjes in hun omgeving. Om dit gedrag te begrijpen, onderzoekers hebben in het verleden geavanceerde modellen gebruikt om te observeren hoe systemen in de loop van de tijd spontaan in verschillende toestanden kunnen evolueren - waarbij ze hun kwantuminformatie tijdens het proces verliezen. Door nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ D, M. Reboiro en collega's van de Universiteit van La Plata in Argentinië hebben ontdekt hoe robuuste begintoestanden kunnen worden voorbereid in kwantuminformatiesystemen, het vermijden van ongewenste overgangen lange tijdsperioden.

De bevindingen van het team kunnen waardevolle inzichten opleveren voor het snel voortschrijdende veld van kwantumcomputing; waardoor mogelijk complexere operaties kunnen worden uitgevoerd met behulp van de allernieuwste apparaten. Hun studie beschouwde een 'hybride' kwantuminformatiesysteem gebaseerd op een gespecialiseerde lus van supergeleidend metaal, die in wisselwerking stond met een ensemble van onvolkomenheden binnen het atomaire rooster van diamant. Binnen dit systeem is de onderzoekers wilden sets van 'uitzonderlijke punten' genereren. Wanneer deze aanwezig zijn, informatiestatussen vervallen niet op de gebruikelijke manier:in plaats daarvan, alle winsten en verliezen van kwantuminformatie kunnen perfect worden uitgebalanceerd tussen staten.

Door rekening te houden met kwantumeffecten, Reboiro en collega's hebben gemodelleerd hoe de dynamiek van gebundelde imperfecties werd beïnvloed door hun omgeving. Uit deze resultaten blijkt ze combineerden informatietoestanden die grote overgangskansen vertoonden over lange tijdsintervallen, waardoor ze uitzonderlijke punten konden genereren. Aangezien dit de overlevingskans van een staat aanzienlijk verhoogde, het team kon eindelijk initiële toestanden voorbereiden die bestand waren tegen de effecten van hun omgeving. Hun technieken zouden binnenkort kunnen worden gebruikt om kwantuminformatiesystemen te bouwen die hun informatie veel langer bewaren dan voorheen mogelijk was.