Forskare vid Oxford University har satt ett nytt hastighetsrekord för de "logiska grindar" som utgör byggstenarna i kvantberäkningar - en teknik som kan förändra vårt sätt att bearbeta information.

kvantdatorer, som fungerar enligt kvantfysikens lagar, har potential att dvärga processorkraften hos dagens klassiska datorer. Oxford-teamet använder en teknik med fångade joner för att utveckla sin dator, där logiska grindar placerar två laddade atomer - som innehåller information i form av kvantbitar, eller qubits - i ett tillstånd av kvantintrassling. Beskrevs av Einstein som "läskig", intrassling är kärnan i kvantteknologin och innebär att egenskaperna hos de två atomerna förblir sammanlänkade, även när de är åtskilda av stora avstånd.

Studien, utförs av forskare från Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC)-finansierade Networked Quantum Information Technologies Hub (NQIT), som leds av Oxford University, redovisas i journalen Natur . Forskningen bygger på tidigare arbete där teamet, ledd av professor David Lucas och professor Andrew Steane vid Oxfords fysikavdelning, uppnått ett världsrekord för precisionen av den logiska grinden, uppnå den krävande noggrannhet som ställs av teoretiska modeller för kvantberäkning.

Huvudförfattarna till uppsatsen är Oxford doktorand Vera Schäfer, och Dr Chris Ballance, forskare vid Magdalen College, Oxford. Vera Schäfer sa:"Kvantdatorer kommer att vara idealiska för uppgifter som att faktorisera stora antal eller simulera komplexa reaktioner mellan molekyler för att hjälpa till med läkemedelsutveckling.

”Tidigare arbete i vår grupp producerade kvantlogikportar med rekordstor precision. Vi började sedan arbetet med att öka hastigheten på dessa grindar utan att kompromissa med deras noggrannhet, vilket är knepigt. Instängda joner rör sig som en pendel under grindens drift, men när denna process påskyndas blir de känsliga för ett antal faktorer som orsakar fel.

"Genom att använda en teknik som exakt formar kraften på jonerna så att grindens prestanda blir robust mot dessa faktorer, vi kunde öka hastigheten med en faktor på 20 till 60 jämfört med de tidigare bästa grindarna - 1,6 mikrosekunder långa, med 99,8 % precision.

'Vi har nu producerat den högsta troheten och den snabbaste grinden, nå en punkt där våra grindar i princip är tillräckligt bra för kvantberäkning. Nästa steg är att tänka på det i praktiska termer och arbeta för att skala upp vårt system för att skapa en livskraftig kvantdator.'

Professor Lucas sa:"Fångade jon-qubits har länge varit prövstenen för precision i världen av kvantberäkningar, och har också den trevliga funktionen att de naturligt gränssnitt mot fotoner för nätverksapplikationer. Men en nackdel var att de grundläggande trasslingsoperationerna alltid var ganska långsamma. I vårt senaste experiment, vi kunde generera intrassling på tider så korta som 480 nanosekunder, visar att den logiska hastigheten inte behöver begränsas av den naturliga tidsskalan för jonernas "pendelrörelse".