En ny teoretisk modell innebär att man pressar ljus till precis rätt mängd för att exakt överföra information med hjälp av subatomära partiklar. Forskare vid Hokkaido University och Kyoto University rapporterar att denna teoretiska metod för kvantberäkning är 10 miljarder gånger mer tolerant mot fel än nuvarande teoretiska modeller. Deras metod används i kvantdatorer som använder de olika egenskaperna hos subatomära partiklar för att överföra, bearbeta och lagra extremt stora mängder komplex information, möjliggör modellering av komplexa kemiska processer mycket bättre och snabbare än moderna datorer.

Datorer lagrar för närvarande data genom att koda dem till "bitar". En bit kan existera i ett av två tillstånd:noll och ett. Forskare har undersökt sätt att använda subatomära partiklar, kallas "kvantbitar, "som kan existera i mer än två stater, för lagring och bearbetning av mycket större mängder information. Kvantbitar är byggstenarna i kvantdatorer.

Ett sådant tillvägagångssätt involverar att använda de inneboende egenskaperna i fotoner av ljus, koda information som kvantbitar till en ljusstråle genom att digitalisera mönster av det elektromagnetiska fältet. Men den kodade informationen kan gå förlorad från ljusvågor under kvantberäkning, leder till en ansamling av fel. För att minska informationsförlusten, forskare har experimenterat med att "klämma" ljus. Klämning är en process som tar bort små fluktuationer på kvantnivå, kallas buller, från ett elektromagnetiskt fält. Brus introducerar en viss nivå av osäkerhet i det elektromagnetiska fältets amplitud och fas. Squeezing är alltså ett effektivt verktyg för den optiska implementeringen av kvantdatorer, men den nuvarande användningen är otillräcklig.

I en artikel publicerad i tidningen Fysisk granskning X , Akihisa Tomita, en tillämpad fysiker vid Hokkaido University, och hans kollegor föreslog ett nytt sätt att dramatiskt minska fel när man använder detta tillvägagångssätt. De utvecklade en teoretisk modell som använder både egenskaperna hos kvantbitar och lägena för det elektromagnetiska fält där de finns. Tillvägagångssättet innebär att klämma ljus genom att ta bort felbenägna kvantbitar, när kvantbitar klungar ihop sig.

Denna modell är 10 miljarder gånger mer tolerant mot fel än nuvarande experimentella metoder, vilket innebär att den tolererar upp till ett fel var tionde, 000 beräkningar. "Tillvägagångssättet är uppnåeligt med hjälp av för närvarande tillgängliga tekniker, och kan ytterligare främja utvecklingen inom kvantberäkningsforskning, säger Akihisa Tomita från Hokkaido University.