طبق گزارشی که در مجله فیزیکال ریویو آمده است، محققان دانشگاه دویسبورگ-اسن روشی را برای خواندن داده‌ها از سیگنال‌های نویزدار ارائه کرده‌اند که می‌تواند برای عملکرد بهتر کامپیوترهای کوانتومی مفید باشد.
همان‌گونه که از عملکرد دستگاه‌های معمولی مانند رادیو می‌دانیم، هرچقدر سطح سیگنال پایین‌تر باشد، اثرپذیری بیشتری از نویز داشته و در نتیجه مزاحمت بیشتری توسط نویز ایجاد می‌شود و این امر حتی در اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی نیز بیشتر خود را نشان می‌دهد.همان‌طور که می‌دانید واحد اطلاعات در کامپیوترهای معمولی بیت بوده که می‌تواند در یکی از حالت صفر یا یک قرار بگیرد. اما در کامپیوترهای کوانتومی واحد اطلاعات کیوبیت نام دارد که دارای دو حالت مشخص صفر و یک است، اما می‌تواند همزمان در برهم‌نهی این دو حالت هم قرار بگیرد. این همان مزیت اصلی پردازنده‌های کوانتومی است که موجب سرعت چشمگیر آن‌ها در محاسبات می‌شود.
در مرکز تحقیقات مشارکتی 1242، ویژگی‌های ساختارهایی با ابعاد بسیار ریز و تغییرات آن‌ها، مانند نقاط کوانتومی (Quantum Dots) مورد مطالعه قرار گرفته است. خواص الکترونیکی و نوری این ساختارهای نانومتری را می‌توان در آزمایشگاه تنظیم کرد. به بیان ساده یک خاصیت کوانتومی از الکترون‌های آن‌ها به نام اسپین (Spin)، می‌تواند دو حالت متفاوت را به خود بگیرد: اسپین بالا و اسپین پایین، و یا همان‌طور که گفته شد همزمان در برهم‌نهی این دو حالت قرار بگیرد. این یکی از روش‌هایی است که از طریق آن می‌توان کیوبیت‌های مورد نیاز برای کامپیوترهای کوانتومی را محقق کرد. چالشی که برای پیاده‌سازی کیوبیت‌ها در عمل وجود دارد این است که همدوسی (Coherence) آن‌ها هرچه بیشتر حفظ شود تا هیچ اطلاعاتی از بین نرود.
طبق توضیحات دکتر اریک کلاینهربرز از دانشگاه کالیفرنیا، آن‌ها با روش جدید خود نشان می‌دهند که می‌توانند حالت اسپین‌ها را به طور خاص آماده کنند و به صورت همزمان، مدت زمانی را که این حالت می‌تواند حفظ شود اندازه‌گیری کنند. برای این منظور، یک نمونه نقطه کوانتومی را به طور دائم در معرض لیزر برانگیخته قرار می‌دهند و نویز حاصل از آن را در مدت زمان طولانی ثبت می‌کنند. در نهایت فیزیکدانان نظری به رهبری کلاینهربرز موفق شدند طول عمر حالت‌های اسپین را از این سیگنال نوری به ظاهر تصادفی استخراج کنند.
جالب است که رولف لاندوئر، یکی از پیشگامان نظریه اطلاعات، در سال 1998 این یافته را پیش‌بینی کرده بود و آن را با عبارت "نویز سیگنال است" بیان کرده بود. تکنیکی که اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرد امکان ارزیابی مجدد داده‌های قدیمی‌تر و به ظاهر بی‌فایده و کشف سیگنال‌هایی را که قبلاً پنهان مانده بودند را ممکن می‌سازد.
منبع
Eric Kleinherbers et al, Unraveling spin dynamics from charge fluctuations, Physical Review Research (2023). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.5.043103
