Физики из Австрийского института науки и технологий и Технического университета Мюнхена экспериментально подтвердили теорию квантовой запутанности, предложенную около 20 лет назад. Исследователи создали прототип системы, которая может помочь масштабировать процессы в квантовых вычислениях. Работа посвящена устойчивой связи между удаленными кубитами.
Кубиты считаются квантовым аналогом обычных битов, используемых в компьютерах. Если бит принимает значение 0 или 1, то кубит способен находиться в сочетании этих состояний. Авторы исследования применили так называемую квантовую ванну из световых частиц для запутывания изолированных кубитов. Результаты опубликованы в журнале Physical Review X.
Обычно для создания запутанности между кубитами используют передачу одиночного фотона или сопоставление фотонов, испускаемых двумя кубитами. Такие методы требуют постоянного управления и не всегда дают нужный результат. Новый подход предполагает воздействие на оба кубита низкоэнергетическими микроволнами. Это позволило получить устойчивое состояние запутанности без активного контроля и постоянных измерений.
В проведенном опыте кубиты и источник фотонов разделял кабель длиной около 50 см. При этом ученые считают, что предложенную схему можно применять на произвольных расстояниях. Один источник коррелированных фотонов также может использоваться для создания нескольких запутанных пар. Метод может быть востребован и в гибридных квантовых системах, работающих с фотонами разных частот.
Исследователи подтвердили синхронизацию кубитов с помощью крайне коротких микроволновых импульсов длительностью в миллиардные доли секунды. Измерение состояния кубита приводит к переходу в состояние 0 или 1, что остается одной из проблем квантовых вычислений. Потеря квантовых свойств, известная как декогеренция, снижает вычислительные возможности таких систем.
Авторы отмечают, что нынешний вариант установки передает около 10% доступной запутанности квантовой ванны. По эффективности он пока уступает методам с активным управлением состояниями кубитов. Однако разработчики считают свою схему масштабируемой и допускают ее дальнейшее совершенствование для синхронизации нескольких удаленных кубитов.
