آزمایش‌های جدید سریعترین راه برای کنترل درگاه‌های منطقی با ورودی دو کیوبیت را یافتند.

GPSهای ماشین یا تلفن‌هایمان می‌توانند سریعترین راه به مقصد را پیدا کنند. این بهینه‌سازی‌ زمانی در محاسبات کوانتومی هم مهم است زیرا هرچه فرآیند سریعتر باشد با احتمال کمتری دچار اثرات ناهمدوسی خواهد شد. پژوهشگرانی که با مراکز حفره ی نیتروژنی (NV) کار می‌کنند نشان داده‌اند که می‌توان عملیاتی را روی دو کیوبیت در کمترین زمان ممکن انجام داد. این نشان می‌دهد که به اصطلاح کنترل بهینه‌ی زمانی برای هر نوع درگاه منطقی کوانتومی با دو ورودی امکانپذیر است.

مثال ساده‌ای از عملیات کوانتومی، یک نا-درگاه است که در آن کیوبیت با استفاده از پالس نور یا یک ورودی دیگر، از حالت صفر به حالت یک «می‌چرخد». با تعمیم این مورد، عملیات دلخواه را می‌توان به صورت مجموعه‌ای از دوران‌ها حول محورهای مختلف در فضای حالت کوانتومی تصور کرد. اما، بیش از یک مجموعه از دوران‌ها می‌تواند به نتیجه‌ی یکسان منجر شود. مجموعه‌ای که دارای کوتاهترین زمان باشد را می‌توان با استفاده از معادله‌ی بارچیستوکرون کوانتومی (QBE) به دست آورد. این اسم از مسئله‌ی مشهور پیدا کردن سریعترین منحنی برای حرکت یک گلوله بین دو نقطه از سطح شیبدار گرفته شده است.

تحقیقات قبلی در مورد کمینه کردن عملیات درگاه، محدود به سیستم‌های تک کیوبیتی بود. جیانگفنگ دو Jiangfeng Du و همکارانش از دانشگاه علم و صنعت چین، در آزمایش‌های کنترل بهینه‌ی زمانی خود با مراکز حفره‌ی نیتروژنی که نقایصی در بلور الماس هستند کار کرده‌اند. گروه برای کنترل سیستم‌های تک- کیوبیت و دو کیوبیت در مراکز NV از پالس‌های میکروموج استفاده کرده است. با بهره‌گیری از QBE آن‌ها دامنه و فاز پالس‌هایی که برای تکمیل عملیات درگاهی تک و دو-کیوبیتی لازم است را حساب کردند. بازه‌های زمانی اندازه‌گیری شده برای چرخش‌هایی که با QBE حساب شده بود- تقریباً 15 درصد یا بیشتر- سریعتر از مجموعه‌ دوران‌های متداول بود.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.  

منبع

Time Optimization in Quantum Computing