Эксперимент подтвердил теорию квантовой запутанности спустя два десятка лет
Физики из Австрийского института науки и технологий совместно с Техническим университетом Мюнхена экспериментально подтвердили теорию квантовой запутанности, выдвинутую примерно 20 лет назад. Исследователи разработали прототип системы, способной помочь в масштабировании процессов квантовых вычислений. Работа сосредоточена на обеспечении устойчивой связи между удаленными кубитами. Об этом сообщает Science XXI.
Кубиты представляют собой квантовые аналоги обычных битов, используемых в компьютерах. В отличие от бита, который может принимать значение 0 или 1, кубит способен находиться в суперпозиции этих состояний. В исследовании была использована квантовая ванна из световых частиц для запутывания изолированных кубитов. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review X.
Традиционно для создания запутанности между кубитами применяют передачу одиночного фотона или сопоставление фотонов, испускаемых двумя кубитами. Эти методы требуют постоянного контроля и не всегда дают желаемый результат. Новый подход предполагает воздействие на оба кубита низкоэнергетическими микроволнами, что позволяет достичь устойчивого состояния запутанности без активного контроля и постоянных измерений.
В ходе эксперимента кубиты и источник фотонов были разделены кабелем длиной около 50 см. Ученые уверены, что предложенная схема может быть использована на любых расстояниях. Один источник коррелированных фотонов может также служить для создания нескольких запутанных пар. Этот метод может быть полезен в гибридных квантовых системах, работающих с фотонами различных частот.
Исследование также продемонстрировало, что кубиты синхронизируются с помощью крайне коротких микроволновых импульсов, длительность которых составляет миллиардные доли секунды. Измерение состояния кубита приводит к переходу в состояние 0 или 1, что остается одной из актуальных проблем квантовых вычислений. Потеря квантовых свойств, известная как декогеренция, снижает вычислительные возможности таких систем.
Авторы подчеркивают, что текущая установка передает около 10% доступной запутанности квантовой ванны. Несмотря на то, что она пока менее эффективна, чем методы с активным управлением состояниями кубитов, разработчики уверены в масштабируемости своей схемы и допускают возможность ее дальнейшего совершенствования для синхронизации нескольких удаленных кубитов.
