Физики Института науки и технологий Австрии (ISTA) показали способ создавать квантовую запутанность между удаленными кубитами без постоянного внешнего управления и повторных измерений. Для этого ученые использовали так называемую квантовую ванну — среду из коррелированных частиц света. Такой подход может быть востребован при создании модульных квантовых компьютеров и квантовых сетей.
Ранее для связи удаленных кубитов обычно применяли управляемую передачу одиночного фотона либо схему, при которой каждый кубит испускает фотон, а затем частицы сопоставляют. Новый эксперимент стал первым практическим подтверждением теоретической идеи, предложенной более 20 лет назад. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review X.
В созданном прототипе общий источник коррелированных фотонов обеспечил запутывание 2 разнесенных кубитов. Квантовая ванна не только формирует связь между ними, но и поддерживает это состояние непрерывным потоком коррелированных фотонов. Благодаря этому запутанное состояние может сохраняться дольше собственного времени жизни кубитов и оставаться доступным для дальнейшей обработки квантовой информации.
Для соединения кубитов с источником запутанных фотонов исследователи применили микроволновые фотоны. Эти частицы света с низкой энергией уже используются в технологиях сверхпроводящих кубитов. Состояние системы ученые проверили методом квантовой томографии, проводя измерения продолжительностью от 20 до 80 наносекунд.
Авторы работы отмечают, что предложенный метод пока уступает по эффективности схемам с активным управлением состояниями кубитов. Сейчас он передает около 10% доступной в квантовой ванне запутанности. При этом разработчики считают, что технологию можно масштабировать для синхронизации нескольких удаленных кубитов.