Kvantdatorer lovar att utveckla vissa områden av komplex datoranvändning. En av vägspärrarna för deras utveckling, dock, är det faktum att kvantfenomen, som äger rum på nivån av atompartiklar, kan påverkas allvarligt av omgivningens "buller" från sin omgivning. Förr, forskare har försökt upprätthålla koherensen i systemen genom att kyla dem till mycket låga temperaturer, till exempel, men utmaningarna kvarstår. Nu, i forskning publicerad i Naturkommunikation , forskare från RIKEN Center for Emergent Matter Science och medarbetare har använt avfasning för att upprätthålla kvantkoherens i ett trepartikelsystem. I vanliga fall, avfasning orsakar dekoherens i kvantsystem.

Kvantfenomen är i allmänhet begränsade till atomnivå, men det finns fall – som laserljus och supraledning – där koherensen av kvantfenomen gör att de kan uttryckas på makroskopisk nivå. Detta är viktigt för utvecklingen av kvantdatorer. Dock, de är också extremt känsliga för miljön, som förstör den koherens som gör dem meningsfulla.

Gruppen, leds av Seigo Tarucha från RIKEN Center for Emergent Matter Science, skapa ett system med tre kvantpunkter där elektronsnurr kunde styras individuellt med ett elektriskt fält. De började med två intrasslade elektronsnurr i en av slutkvantprickarna, samtidigt som mittpunkten är tom, och överförde ett av dessa snurr till mittpunkten. De bytte sedan mittpunktssnurret med ett tredje snurr i den andra ändpunkten med hjälp av elektriska pulser, så att det tredje snurret nu var intrasslat med det första. Förvecklingen var starkare än väntat, och baserat på simuleringar, forskarna insåg att omgivningsbruset runt systemet var, paradoxalt, hjälper förvecklingen att bildas.

Enligt Takashi Nakajima, studiens första författare, "Vi upptäckte att detta härrör från ett fenomen som kallas "kvantzenos paradox, ' eller 'Turing paradox, ' vilket betyder att vi kan bromsa ett kvantsystem genom att bara observera det ofta. Det här är intressant, eftersom det leder till miljöbuller, vilket normalt gör ett system inkoherent, Här, det gjorde systemet mer sammanhängande."

Tarucha, ledaren för laget, säger, "Detta är ett mycket spännande fynd, eftersom det potentiellt kan bidra till att påskynda forskningen om att skala upp halvledarkvantdatorer, så att vi kan lösa vetenskapliga problem som är mycket svåra på konventionella datorsystem."

Nakajima säger, "Ett annat område som är väldigt intressant för mig är att ett antal biologiska system, som fotosyntes, som arbetar i en mycket bullrig miljö drar fördel av makroskopisk kvantkoherens, och det är intressant att fundera på om en liknande process kan pågå."