Yales senaste arbete med att utöka räckvidden för kvantinformationsvetenskap är faktiskt ett spel med kvanthöjd och fångst.

I en ny studie publicerad 23 april i tidskriften Naturfysik , Yale -forskare "pitchar" en qubit - en liten bit kvantdata - från en fysisk punkt i ett mikrovågshålrum till en separat punkt i ett annat hålrum. Det är första gången en end-to-end-kvantöverföring har gjorts på begäran och representerar det första av två Yale-experiment med "pitch-and-catch" -teknologi som kommer att publiceras i år.

Quantum computing erbjuder möjlighet att beräkna hastigheter som är storleksordningar snabbare än dagens superdatorer. Yale -forskare ligger i framkant när det gäller att utveckla de första fullt användbara kvantdatorer, och har gjort banbrytande arbete inom kvantberäkning med supraledande kretsar.

Men för att en kvantdator ska köra mer komplexa algoritmer, det kommer att behöva mer processorkraft, precis som en klassisk dator. Att göra det, qubits måste ha kontakt med varandra - varför en "pitch and catch" -funktion skulle vara till nytta.

"Vår metod är att använda ett kvantnätverk för att ansluta många qubits tillsammans i oberoende moduler, "sa Christopher Axline, en Yale-doktorand och medförfattare till den nya studien. "Strategin liknar att klustera datorer tillsammans i ett lokalt nätverk."

Axline arbetar i Yale -labbet av Robert Schoelkopf, studiens huvudutredare. De andra medförfattarna till studien är Yale-doktoranden Luke Burkhart och före detta Yale-postdoktor Wolfgang Pfaff, som nu är på Microsoft.

Tidigare arbete av forskarna gjorde att de kunde lägga en qubit, samtidigt som dess information bevaras. Nu kan de fånga informationen, också.

"Du kanske tror att fånga vår flygande qubit skulle vara en enkel förlängning av vårt andra arbete, men det kräver faktiskt en noggrann behandling, "Sa Burkhart." Det innebar att variera hur snabbt, och med vilken frekvens, informationen släpps. Om vi ​​öppnar slussarna och låter energi flöda ut så snabbt som möjligt, det kommer att överväldiga fångaren. "

Istället, forskarna formar noggrant sin pitch-and-catch med tiden, så att båda ändarna av transaktionen är synkroniserade.

En annan första för experimentet är användningen av hålrummen - förutom själva qubiten - som minnet för systemet. "Mycket av forskningen i vårt laboratorium och vid Yale Quantum Institute fokuserar på hur man kan dra nytta av kavitetslägen för kvantinformationsbehandling, "Axline sa." Superledande hålrum är de säkraste platserna där vi kan lagra kvantinformation, och ännu viktigare, hålrum är flexibla när det gäller formen för den lagrade informationen. "

Detta kvantspel med tonhöjd och fångst inkluderar också kvantinvikling, ett nyckelbegrepp i kvantfysik och ett krav i vilken kvantalgoritm som helst. I det här fallet, det betyder att kannan pitchar och inte pitchar, samtidigt.

"Vi trasslar ihop staterna mellan kannan och fångaren, "Sa Burkhart." Den här fjärransträngningen kommer att vara avgörande i kvantnätverk. "