新しいMITの研究は、米陸軍研究室と国立科学財団によってサポートされていました。量子技術「直面する最大の課題と考える研究訂正は、」量子コンピュータ、量子通信システムと同様に、高感度のセンサーを作り、量子技術のさまざまなに基づいて将来の重要な一部を構成することができ、より効果的なソリューションを提案しましたシステムは、より実用的です。
量子デバイスが直面する課題
世界中の研究所では、これらのデバイスは、従来の機器の上に巨大な利点を持っているかもしれないが、新しいコンピューティングと量子力学に基づくセンシングデバイスを開発するために競争しているが、これらの技術は、まだいくつかの課題に直面しています。
量子「ノイズ」
最も重要な問題の一つは、多くの量子システム自体が外部環境に非常に敏感であるため、「ノイズ」をどのように扱うかで、物理的および自然のシステムが分離されていないため、ノイズが発生し、彼らは単に大規模な環境です部分は、環境内の粒子の数、および移動の異なる、未知の方向の各粒子が存在し、このランダム性は、熱変動を生じさせます。すなわち、 ノイズ既に存在するデバイスの動作における量子ビット 。測定演算処理は、ノイズ、結果がエラーことを示している場合。したがって、我々は、「ノイズ」又はエラー、データ記憶装置におけるランダムな変動、すなわち除去を排除するために呼び出します。
測定が容易ではありません
量子デバイスが直面しているもう一つの大きな課題は、測定が容易ではありません。量子ビット（量子ビット）を有するので 絡み合い キュビットの予測可能な方法で変化する研究での状態、他の量子ビットの状態の研究者「エンタングルメント」量子ビットの調製のために、（エンタングルメント）機能をそれは即座に、この機能はデバイスに指数関数的な成長を計算する量子の能力があるものの、原則として多くの理由を理解することは困難である研究につながる、変更されます。
従来のノイズ低減方法
ノイズの存在は、コンピューティングパワーの大規模な量が量子コンピュータを弱めます。ノイズ低減の伝統的な方法は、ノイズアルゴリズムまたは二次量子ノイズを低減するために多くのビットを追加することによって、関連するエラーを捕捉する可能性の多様によって生成されます。しかし、アルゴリズムの開発は、多くの資源を取り、補助量子ビットの加算は、あなたは信頼性の高い「論理」キュービットを作成するための標準的な量子ビットの数千人が必要な場合があります。
ノイズを低減するための効率的な方法
最近、MITの研究者は、量子誤り訂正の面で重要な一歩を取るための新しい方法を開発しました。この方法ではなく、干渉の可能なすべてのソースをキャプチャしようとするよりも、発生する可能性が最も高い処理するためのシステムを微調整するノイズの多様性を必要とします。マサチューセッツ工科大学の大学院生デビッドLaydenにより、「フィジカルレビューレターズ」（「フィジカルレビューレターズ」）に掲載された研究は、ポスドクのMoチェンと原子力基礎工学教授パオラCappellaroが共著。
（出典：MIT、デビッドLayden） [/キャプション]
ダイヤモンド結晶において、（赤）空の点の周りに3個の炭素核（青）は、一般に、単一電子として作用する窒素空位色中心と呼ばれます。炭素核が作用している間、キュビットは、中間の不安定からのノイズの彼らの主要な供給源を妨害証明「E」。研究者は、ノイズの単一のメインソースを理解することによって、より容易に誤り訂正することができることを見出しました。
研究者は、雑音の中で最も人気のある特定のタイプの補正の範囲を制限する方法を発見しました。彼らは、欠陥と呼ばれる炭素核からなる量子系、特定の欠陥の近傍に位置する炭素のダイヤモンド結晶核、で作業している窒素空位色中心（NV）。単一の単離された「E」としてこれらの欠陥の挙動、それらの存在は、近傍の炭素核を制御することができるように。
しかしチームは、これらの核の影響ことが見出さ核自体ランダムな変動の近傍でその欠陥：単一のソースからのノイズの大半。このノイズ源を正確にシミュレートするが、発生するノイズの他の発生源は比較的小さいため、このように可能性が高い主要な影響を有することになるランダム自体によって生成された窒素空位色中心の変動を抑制することができます。
したがって、研究チームは、具体的には、この特定の誤り訂正、支配的なノイズ源のための異なる戦略を提案しました。これまでのところ、この作品は唯一の理論で、研究チームは、積極的に研究室では、この原理を実証しています。期待通りに動作するかどうか、それは研究者を言った量子技術のさまざまなに基づいて将来の重要な部分を形成する、量子通信システムは、のぞき見から保護することができ、量子コンピュータの非常に複雑な問題を解決する可能性を含め、高感度のセンサーをシステム。
著者| DingDエディタ|さくら
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