1 / 22

The Future of Quantum Computers: Addressing Spontaneous Qubit Decay

This study highlights a significant challenge in the development of quantum computers: spontaneous decay of qubits. The research reveals that quantum bits may lose information within seconds, raising concerns about their reliability for computations. By analyzing the behavior of quantum systems and decoherence, the authors propose potential strategies for mitigating this issue, including utilizing classical condensate states as qubits. Understanding these dynamics is crucial for the future advancement of robust quantum computing technologies.

vanya
Télécharger la présentation

The Future of Quantum Computers: Addressing Spontaneous Qubit Decay

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Jeroen van den Brink Lekkende quantum computers JvdB, Jasper van Wezel, Jan Zaanen,Physical Review Letters 94, 230401 (2005) Leiden 11/10/2005

  2. De toekomstige quantumcomputer blijkt vergeetachtig Quantum Bug QUBITS MIGHT SPONTANEOUSLY DECAY IN SECONDS Obstacle for quantum computer RESEARCH HIGHLIGHTS QUANTUM PHYSICS Time’s up Quantum computer springs a leak Quantum bits verliezen spontaan informatieJasper van Wezel Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde, september 2005

  3. Grote lengte schalen: Klassieke Mechanica. Kleine lengte schalen: Quantum mechanica. Beschrijving van de Natuur F = m a H  = E 

  4. Klassiek Mechanica • Beginvoorwaarden: {x,p} • Krachten: V(x) • Wet van Newton: F = ma = ∂p/∂t

  5. Klassieke Waarschijnlijkheden • Beginvoorwaarden zijn complex • Ken ze een waarschijnlijkheid toe: exp(-E) • Bepaal collectieve grootheden <P> • Waarschijnlijkheden verhullen • gebrek aan kennis!

  6. Quantum Mechanica • Hamiltoniaan: H = P2 / 2m + V • Schrödinger vergelijking: H  = E  • Golf funktie: |  > • Begin toestand: |  > • Hamiltoniaan: H = P2 / 2m + V • Schrödinger vergelijking: i∂ /∂t = H 

  7. Quantum Waarschijnlijkheid • Een meetuitkomst staat niet precies vast, zelfs wanneer begin voorwaarden en krachten exact bekend zijn. • Ken meetuitkomst een waarschijnlijkheid toe: | < x |  > |2 • Metingen aan een ensemble zijn goed gedefinieerd: <X> • Waarschijnlijkheid is inherent aan meting!

  8. Quantum theorie Richard Feynman: ‘There was a time when the news-papers said that only twelve men understood the theory of relativity. I do not believe there ever was such a time. There might have been a time when only one man did because he was the only guy who caught on, before he wrote his paper. But after people read the paper a lot of people understood the theory of relativity in one way or the other, certainly more than twelve. On the other hand I think I can savely say that nobody understands quantum mechanics.’ “The theory yields a lot, but it hardly brings us any closer to the secret of the Old One. In any case I am convinced that He does not throw dice. “ “God is subtle, but he is not malicious“

  9. Materie in superpositie C60 moleculen, virussen... Anton Zeilinger

  10. Flux qubit: N=1010 electronen Van der Wal et al., Science 290, 773 (2000) Een ander experimenteel veel-deeltjes qubit:

  11. Symmetrie • Klassiek: • Symmetrie leidt tot behoudswetten • Bijv: behoud van impuls, energie, baanimpuls • Quantum: • Symmetry leidt tot symmetrische grondtoestand • Bijv: golf pakketjes zijn over de ruimte uitgesmeerd • Gevolg ∆x∆p 

  12. Klassieke Condensaten Vs.

  13. More is Different E …… Crystal: H = ∑iPi2 / 2m + ( Xi – Xi+1 )2 Collectieve modes: H = Ptot2 / 2Nm

  14. More is Different H = Ptot2 / 2Nm | 3 > | 2 > | 1 > E

  15. More is Different H = Ptot2 / 2Nm + hV(Xtot) E < X >  sin(x) ~ 1/N < X >  (x) Spontane symmetrie breking

  16. Decoherentie Quantum Computer: Gebruik de mogelijkheid ‘|0> + |1>’ in plaats van klassieke ‘0 or 1’. Onze vraag: Zal spontane symmetrie breking superposities als |0> and |1> te niet doen?

  17. The Model

  18. Resultaat: |0> + |1> quantum  0 or 1 klassiek

  19. Conclusies • Decoherentie door koppeling aan het klassieke condensaat kan en zal plaats vinden. • We vinden een universele decoherentie tijdschaal. • De factor N maakt onze decoherentietijd waarschijnlijk ongevaarlijk voor bijv. Delft qubit... • Toekomst: toestanden van het klassieke condensaat als qubit gebruiken?

  20. More is Different H = Ptot2 / 2Nm + V(Xtot) E | > = | 1 > + | 2 > + | 3 > + …..

More Related