L'ultimo lavoro di Yale che espande la portata della scienza dell'informazione quantistica è in realtà un gioco di pitch and catch quantistico.

In un nuovo studio pubblicato il 23 aprile sulla rivista Fisica della natura , I ricercatori di Yale "proiettano" un qubit, un minuscolo frammento di dati quantistici, da un punto fisico in una cavità a microonde a un punto separato in una cavità diversa. È la prima volta che viene eseguita una trasmissione quantistica end-to-end su richiesta e rappresenta il primo di due esperimenti di Yale che coinvolgono tecnologie "pitch-and-catch" che saranno pubblicati quest'anno.

Il calcolo quantistico offre la possibilità di velocità di calcolo che sono ordini di grandezza più veloci dei supercomputer di oggi. I ricercatori di Yale sono in prima linea negli sforzi per sviluppare i primi computer quantistici completamente utili, e hanno svolto un lavoro pionieristico nell'informatica quantistica con circuiti superconduttori.

Ma affinché un computer quantistico possa eseguire algoritmi più complessi, avrà bisogno di più potenza di elaborazione, proprio come fa un computer classico. Fare quello, i qubit devono essere interfacciati tra loro, motivo per cui una funzionalità "pitch and catch" sarebbe utile.

"Il nostro approccio consiste nell'utilizzare una rete quantistica per connettere molti qubit insieme in moduli indipendenti, " ha detto Christopher Axline, uno studente laureato a Yale e co-autore principale del nuovo studio. "La strategia è simile al raggruppamento di computer in una rete locale".

Axline lavora nel laboratorio di Yale di Robert Schoelkopf, ricercatore principale dello studio. Gli altri co-autori principali dello studio sono lo studente laureato di Yale Luke Burkhart e l'ex associato post-dottorato di Yale Wolfgang Pfaff, chi è ora in Microsoft.

Il lavoro precedente dei ricercatori ha permesso loro di lanciare un qubit, conservando le sue informazioni. Ora sono in grado di catturare le informazioni, anche.

"Potresti pensare che catturare il nostro qubit volante sarebbe una semplice estensione del nostro altro lavoro, ma in realtà richiede un trattamento accurato, " Burkhart ha detto. "Significava variare quanto velocemente, e con quale frequenza, l'informazione viene rilasciata. Se apriamo le cateratte e lasciamo che l'energia fluisca fuori il più rapidamente possibile, travolgerà il ricevitore."

Anziché, i ricercatori modellano attentamente il loro pitch-and-catch nel tempo, in modo che entrambe le estremità della transazione siano sincronizzate.

Un'altra novità dell'esperimento è l'uso delle cavità, oltre al qubit stesso, come memoria per il sistema. "Gran parte della ricerca nel nostro laboratorio e presso lo Yale Quantum Institute si concentra su come sfruttare le modalità di cavità per l'elaborazione delle informazioni quantistiche, " ha detto Axline. "Le cavità superconduttive sono i luoghi più sicuri in cui possiamo memorizzare informazioni quantistiche, e ancora più importante, cavità sono flessibili per quanto riguarda la forma delle informazioni memorizzate."

Questo gioco quantistico di beccheggio e presa include anche l'entanglement quantistico, un concetto chiave nella fisica quantistica e un requisito in qualsiasi algoritmo quantistico. In questo caso, significa che il lanciatore sta lanciando e non lanciando, contemporaneamente.

"Noi coinvolgiamo gli stati tra il lanciatore e il ricevitore, " Burkhart ha detto. "Questo entanglement remoto sarà cruciale nelle reti quantistiche".