Forscher der Pritzker School of Molecular Engineering (PME) der University of Chicago erstmals
Zusätzlich verstärkten sie den verschränkten Zustanddurch das gleiche Kabel. Sie verwendeten zuerst ein Kabel, um zwei Qubits an jedem der beiden Knoten zu verwickeln, und verwickelten sie dann mit anderen Qubits an den Knoten.
Die in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse werden dazu beitragen, das Quantencomputing praktikabler zu machen und die Grundlage für zukünftige Quantenkommunikationsnetzwerke zu legen.
"Entwicklung von TransfermethodenVerschränkte Zustände werden für die Skalierung des Quantencomputers von entscheidender Bedeutung sein “, sagte Professor Andrew Cleland, der die Studie leitete.
Qubits oder Quantenbits sind die GrundeinheitenQuanteninformation. Mit ihren Quanteneigenschaften wie Überlagerung und ihrer Fähigkeit, miteinander zu kommunizieren, entwickeln Wissenschaftler und Ingenieure die nächste Generation von Quantencomputern. Sie werden in der Lage sein, bisher unlösbare Probleme zu lösen.
Cleland Lab verwendet supraleitende Qubits, winzige kryogene Schaltkreise, die elektrisch gesteuert werden können.
Verstrickte Zustände passierenKommunikationskabel - ein ein Meter langes supraleitendes Kabel - Forscher haben einen Versuchsaufbau mit drei supraleitenden Qubits in jeweils zwei Knoten erstellt. Sie verbanden an jedem Knoten ein Qubit mit dem Kabel und sendeten dann Quantenzustände in Form von Mikrowellenphotonen mit minimalem Informationsverlust über das Kabel. Die Fragilität von Quantenzuständen macht diesen Prozess ziemlich komplex.
Das Labor von Professor Andrew Cland sendete verwickelte Qubit-Zustände über ein Kommunikationskabel und legte den Grundstein für zukünftige Quantenkommunikationsnetze. Bildnachweis: Cleland Lab.
Ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter am Cleland's Laboratory,Der Erstautor des Artikels, Yupeng Zhong, entwickelte ein System, bei dem der gesamte Übertragungsprozess - von Knoten zu Kabel zu Knoten - nur wenige zehn Nanosekunden dauert (eine Nanosekunde ist eine Milliardstel Sekunde). Dies ermöglichte es ihnen, verschränkte Quantenzustände mit sehr geringem Informationsverlust zu senden.
Das System ermöglichte es Wissenschaftlern auch, "zu verstärken"Verstrickung von Qubits. Sie verwendeten ein Qubit an jedem Knoten und verwickelten sie miteinander, wobei sie im Wesentlichen ein halbes Photon durch ein Kabel sendeten. Die Forscher erweiterten diese Verschränkung dann auf andere Qubits an jedem Knoten. Infolgedessen wurden alle sechs Qubits in zwei Knoten in einem einzigen global verschränkten Zustand verwickelt.
In Zukunft werden es wahrscheinlich Quantencomputer seinwerden aus Modulen aufgebaut, in denen Familien von verschränkten Qubits Berechnungen durchführen. Letztendlich werden diese Computer aus vielen dieser Netzwerkmodule aufgebaut. Dieser Prozess ähnelt dem, wie Supercomputer heute parallele Berechnungen an vielen miteinander verbundenen Zentraleinheiten durchführen. Die Fähigkeit, Qubits in verschiedenen Modulen oder Knoten aus der Ferne zu verwickeln, ist ein wesentlicher Schritt bei der Implementierung solcher modularer Ansätze.
Solche Module müssen sich gegenseitig komplexe Quantenzustände senden, und die neuesten Forschungsergebnisse sind ein großer Schritt in diese Richtung. Das Quantenkommunikationsnetz kann diesen Fortschritt ebenfalls nutzen.
Die Wissenschaftler hoffen, ihr System dann auf drei Knoten zu erweitern, um eine Drei-Wege-Verschränkung zu erzeugen.
Auf diese Weise wollen sie zeigen, dass supraleitende Qubits in Zukunft eine tragfähige Rolle spielen werden.
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