Mae ffisegwyr o Brifysgol Abertawe wedi cyfrannu at waith ymchwil cydweithredol rhyngwladol sydd wedi nodi techneg newydd ar gyfer profi ansawdd cydberthyniadau cwantwm.
Mae cyfrifiaduron cwantwm yn cynnal eu halgorithmau ar systemau cwantwm mawr sy'n cynnwys llawer o rannau, sef didau cwantwm, drwy greu cydberthyniadau cwantwm rhyngddynt i gyd. Mae'n bwysig cadarnhau bod y gweithdrefnau cyfrifiannu go iawn yn arwain at gydberthyniadau cwantwm o'r ansawdd dymunol.
Fodd bynnag, mae angen llawer o adnoddau i gynnal y gwiriadau hyn gan fod nifer y profion angenrheidiol yn cynyddu'n gyflymach ac yn gyflymach wrth i nifer y didau cwantwm dan sylw gynyddu.
Mae ymchwilwyr o'r Coleg Gwyddoniaeth, a chydweithwyr o Sbaen a'r Almaen, bellach wedi cynnig techneg newydd sy'n helpu i oresgyn y broblem hon drwy leihau'n sylweddol nifer y mesuriadau, yn ogystal â chynyddu'r gallu i wrthsefyll sŵn.
Mae eu dull yn cynnig ateb i broblem cadarnhau cydberthyniadau mewn systemau mawr a cheir esboniad ohono mewn papur sydd newydd gael ei gyhoeddi yn PRX Quantum, cyfnodolyn American Physical Society sy'n uchel ei fri.
Meddai'r cymrawd ymchwil Dr Farid Shahandeh, prif wyddonydd yr ymchwil hon: “Er mwyn cyflawni'r nod, rydym yn cyfuno dwy broses. Yn gyntaf, ystyriwch suddiwr – mae'n echdynnu hanfod y ffrwyth drwy ei wasgu i mewn i le bach. Yn yr un modd, mewn llawer o achosion gall cydberthyniadau cwantwm mewn systemau mawr hefyd gael eu crynhoi mewn rhannau llai o'r system. Gwneir y gwaith gwasgu drwy gynnal mesuriadau ar weddill y system, sef y broses leoleiddio.
“Er enghraifft, pe bai'r suddiwr yn trosglwyddo'r ffrwyth yn uniongyrchol i flychau heb unrhyw labeli arnynt, ni fyddwn yn gwybod beth sydd y tu mewn i'r blychau – gallai fod yn sudd afal, yn sudd oren neu'n ddŵr. Un ffordd o wybod fyddai agor blwch a blasu'r cynnwys. Y gymhariaeth gwantwm fyddai mesur swm addas a fyddai'n rhoi gwybod i ni a yw cydberthyniadau cwantwm yn bodoli o fewn system ai peidio.
“Enw'r broses hon yw tystio ac rydym yn galw cyfuno'r ddau ddull yn dystio amodol.”
Mae ymchwil y ffisegwyr yn profi bod eu dull yn effeithiol a'i fod yn goddef, a hynny'n gyffredinol, lefelau uwch o sŵn mewn arbrofion. Maent hefyd wedi cymharu eu dull gweithredu â thechnegau blaenorol mewn dosbarth o brosesyddion cwantwm sy'n defnyddio ïonau, er mwyn dangos ei effeithlonrwydd.
Ychwanegodd Dr Shahandeh, derbynnydd cymrodoriaeth ymchwil y Comisiwn Brenhinol ar gyfer Arddangosfa 1851: “Mae hyn yn hollbwysig i dechnoleg gyfredol lle mae ychwanegu pob did cwantwm yn cynyddu, a hynny'n anochel, gymhlethdod cyflyrau cwantwm a diffygion arbrofion.”
Efficient and robust certification of genuine multipartite entanglement in noisy quantum error correction circuits
Andrea Rodriguez-Blanco, Alejandro Bermudez, Markus Müller, a Farid Shahandeh