[et_pb_section fb_built=”1″ admin_label=”sectie” _builder_version=”4.16″ global_colors_info=”{}”][et_pb_row admin_label=”rij” _builder_version=”4.16″ background_size=”initial” background_position=”top_left” background_repeat=”herhalen” global_colors_info=”{}”][et_pb_column type=”4_4″ _builder_version=”4.16″ custom_padding=”|||” global_colors_info=”{}” custom_padding__hover=”|||”][et_pb_text admin_label=”Tekst” _builder_version=”4.16″ background_size=”initial” background_position=”top_left” background_repeat=”herhalen” global_colors_info=”{}”]
Nieuw onderzoek onder leiding van een team wetenschappers van de Australian National University (ANU) heeft een manier geschetst om nauwkeurigere metingen van microscopische objecten te bereiken met behulp van quantumcomputers. Deze stap zou nuttig kunnen blijken bij een groot aantal technologieën van de volgende generatie, waaronder biomedische sensoren.
Het onderzoeken van de verschillende individuele eigenschappen van een groot alledaags object als een auto is vrij eenvoudig: een auto heeft een goed gedefinieerde positie, kleur en snelheid. Dit wordt echter veel lastiger wanneer u microscopische kwantumobjecten zoals fotonen probeert te onderzoeken: kleine lichtdeeltjes.
Dat komt omdat bepaalde eigenschappen van kwantumobjecten met elkaar verbonden zijn, en het meten van de ene eigenschap een andere eigenschap kan verstoren. Bijvoorbeeld, het meten van de positie van een elektron zal zijn snelheid beïnvloeden en vice versa.
Zulke eigenschappen worden geconjugeerde eigenschappen genoemd. Dit is een directe manifestatie van Heisenbergs beroemde onzekerheidsprincipe: het is niet mogelijk om gelijktijdig twee geconjugeerde eigenschappen van een kwantumobject met willekeurige nauwkeurigheid te meten.
Volgens hoofdauteur en ANU Ph.D.-onderzoeker Lorcán Conlon is dit een van de bepalende uitdagingen van de kwantummechanica.
"We konden een meting ontwerpen om de geconjugeerde eigenschappen van kwantumobjecten nauwkeuriger te bepalen. Opmerkelijk genoeg konden onze medewerkers deze meting implementeren in verschillende laboratoria over de hele wereld", aldus Conlon.
"Meer nauwkeurige metingen zijn cruciaal en kunnen op hun beurt nieuwe mogelijkheden openen voor allerlei technologieën, waaronder biomedische sensoren, lasermetingen en kwantumcommunicatie.”
De nieuwe techniek draait om een vreemde eigenaardigheid van kwantumsystemen, bekend als verstrengeling. Volgens de onderzoekers, door twee identieke kwantumobjecten en door ze samen te meten, kunnen wetenschappers hun eigenschappen nauwkeuriger bepalen dan wanneer ze afzonderlijk zouden worden gemeten.
"Door twee identieke kwantumsystemen te verstrengelen, kunnen we meer informatie verkrijgen," zei medeauteur Dr. Syed Assad. "Er is onvermijdelijke ruis verbonden aan het meten van een eigenschap van een kwantumsysteem. Door de twee te verstrengelen, kunnen we deze ruis verminderen en een nauwkeurigere meting krijgen."
In theorie is het mogelijk om drie of meer kwantumsystemen te verstrengelen en te meten om een nog betere precisie te bereiken, maar in dit geval kwamen de experimenten niet overeen met de theorie. Niettemin zijn de auteurs ervan overtuigd dat toekomstige kwantumcomputers deze beperkingen zullen kunnen overwinnen.
“Quantumcomputers met foutgecorrigeerde qubits zullen in de toekomst steeds meer kopieën kunnen meten”, aldus Conlon.
Volgens professor Ping Koy Lam, hoofdkwantumwetenschapper van A*STAR bij het Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), is een van de belangrijkste sterke punten van dit werk dat er in ruisscenario's nog steeds een kwantumverbetering kan worden waargenomen.
"Voor praktische toepassingen, zoals bij biomedische metingen, is het belangrijk dat we een voordeel kunnen zien, zelfs als het signaal onvermijdelijk in een rumoerige, echte omgeving is ingebed", aldus hij.
De studie werd uitgevoerd door experts van het ARC Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T), in samenwerking met onderzoekers van A*STAR's Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), de Universiteit van Jena, de Universiteit van Innsbruck en Macquarie University. Amazon Web Services werkte mee door onderzoeks- en architectuurondersteuning te bieden en door het Rigetti Aspen-9-apparaat beschikbaar te stellen met behulp van Amazon Bracket.
De onderzoekers testten hun theorie op 19 verschillende quantumcomputers, op drie verschillende platforms: supergeleidende, gevangen ionen en fotonische quantumcomputers. Deze toonaangevende apparaten bevinden zich in Europa en Amerika en zijn toegankelijk via de cloud, waardoor onderzoekers van over de hele wereld verbinding kunnen maken en belangrijk onderzoek kunnen uitvoeren.
[/ Et_pb_text] [/ et_pb_column] [/ et_pb_row] [/ et_pb_section]
Sinds 1992 verenigt Applied Physics Corporation is een toonaangevende wereldwijde leverancier van nauwkeurige normen voor contaminatiebeheersing en metrologie. Wij zijn gespecialiseerd in luchtstroomvisualisatie, deeltjesgroottenormen en oplossingen voor cleanroomdecontaminatie in kritische omgevingen.
