Sejak kembali, ia telah menjadi profesor penuh waktu di Institut Ilmu Informasi Interdisipliner Universitas Tsinghua.
Duan dan rekan-rekannya, bersama dengan beberapa kelompok penelitian di universitas dan perusahaan hi-tech di seluruh dunia, telah mengejar pendekatan ion yang terperangkap terhadap qubit.
Bit kuantum, atau qubit, adalah blok bangunan komputer kuantum, sama seperti “bit” di komputer biasa.
Namun, qubit sangat sulit untuk dimanfaatkan dengan cara yang terkendali dan berulang karena apa yang disebut sifat jerami mereka.
Bit biasa dapat digambarkan sebagai sakelar yang hidup atau mati. Tetapi karena ketidakpastian dan probabilitas memegang kekuasaan dalam fisika kuantum, qubit dapat hidup dan mati pada saat yang sama, dan juga ada di berbagai keadaan di antaranya.
Ion, atau partikel atom bermuatan, dapat terperangkap dan tersuspensi di ruang bebas menggunakan medan elektromagnetik. Qubit disimpan dalam keadaan elektronik yang stabil dari setiap ion, dan informasi kuantum dapat ditransfer melalui gerakan kolektif ion dalam perangkap bersama.
Tetapi skalabilitas tetap menjadi tantangan utama untuk sistem ini.
Di sinilah pendekatan trapped-ion masuk, karena menawarkan salah satu arsitektur paling menjanjikan untuk komputer kuantum universal yang terukur.
Para peneliti sebelumnya mencapai simulasi kuantum dengan hingga 61 ion dalam kristal satu dimensi. Kristal ion adalah padatan yang terdiri dari ion yang terikat bersama dalam “kisi” biasa – susunan struktural tiga dimensi simetris atom, ion atau molekul di dalam padatan.
Tetapi simulator kuantum Duan dan timnya mampu mencapai perangkap dan pendinginan yang stabil dari kristal dua dimensi hingga 512 ion, yang pertama untuk sains.
Prestasi ini sangat penting bagi masa depan komputasi kuantum, mengingat skalabilitas adalah rintangan utama. Peningkatan ion tim dalam sistem simulasi yang stabil dipandang sebagai kemungkinan untuk membuka jalan untuk membangun komputer kuantum yang lebih kuat.
Temuan penelitian mereka diterbitkan pada hari Rabu di jurnal peer-review Nature.
Ini adalah “simulasi atau perhitungan kuantum terbesar yang dilakukan hingga saat ini dalam sistem ion yang terperangkap”, komentar seorang pengulas.
Simulator kuantum adalah perangkat yang secara aktif menggunakan efek kuantum untuk menjawab pertanyaan tentang sistem model dan, melaluinya, sistem nyata. Mereka adalah alat yang semakin populer di dunia komputasi kuantum karena peran mereka dalam memajukan pengetahuan ilmiah dan mengembangkan teknologi.
Duan dan timnya juga berhasil melakukan perhitungan simulasi kuantum menggunakan qubit 300-ion. Mereka menemukan kompleksitas komputasi bit kuantum 300-ion yang bekerja secara bersamaan menjadi astronomi, jauh melebihi kemampuan simulasi langsung komputer klasik.