Ερευνητές από τη Σχολή Μοριακής Μηχανικής Pritzker (PME) στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο για πρώτη φορά
Επιπλέον, ενίσχυσαν την εμπλεγμένη κατάστασημέσω του ίδιου καλωδίου. Αρχικά χρησιμοποίησαν ένα καλώδιο για να εμπλέκουν δύο qubits σε καθένα από τους δύο κόμβους και, στη συνέχεια, να τα εμπλέκουν με άλλα qubits στους κόμβους.
Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature, θα βοηθήσουν να γίνει η κβαντική υπολογιστική πιο εφικτή και να τεθούν τα θεμέλια για μελλοντικά δίκτυα κβαντικής επικοινωνίας.
"Ανάπτυξη μεθόδων μεταφοράςΟι εμπλεγμένες καταστάσεις θα είναι απαραίτητες για την κλιμάκωση της κβαντικής πληροφορικής », δήλωσε ο καθηγητής Andrew Cleland, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης.
Τα Qubits, ή τα κβαντικά bits, είναι οι βασικές μονάδεςκβαντικές πληροφορίες. Χρησιμοποιώντας τις κβαντικές τους ιδιότητες, όπως η υπέρθεση και η ικανότητά τους να επικοινωνούν μεταξύ τους, οι επιστήμονες και οι μηχανικοί δημιουργούν την επόμενη γενιά κβαντικών υπολογιστών. Θα είναι σε θέση να λύσουν προηγουμένως άλυτα προβλήματα.
Το Cleland Lab χρησιμοποιεί υπεραγώγιμα qubits, μικροσκοπικά κρυογονικά κυκλώματα που μπορούν να ελεγχθούν ηλεκτρικά.
Για να περάσετε τις εμπλεγμένες καταστάσειςκαλώδιο επικοινωνίας - ένα υπεραγώγιμο καλώδιο μήκους ενός μέτρου - οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει μια πειραματική εγκατάσταση με τρία υπεραγωγικά qubits σε καθένα από τους δύο κόμβους. Συνδέθηκαν ένα qubit σε κάθε κόμβο με το καλώδιο και στη συνέχεια έστειλαν κβαντικές καταστάσεις με τη μορφή φωτονίων μικροκυμάτων κάτω από το καλώδιο με ελάχιστη απώλεια πληροφοριών. Η εύθραυστη φύση των κβαντικών καταστάσεων καθιστά αυτή τη διαδικασία πολύ περίπλοκη.
Το εργαστήριο του καθηγητή Andrew Cland έστειλε εμπλεγμένες καταστάσεις qubits μέσω καλωδίου επικοινωνίας, θέτοντας τα θεμέλια για μελλοντικά κβαντικά δίκτυα επικοινωνίας. Πίστωση: Cleland Lab.
Πρώην ερευνητής στο εργαστήριο του Cleland,ο πρώτος συγγραφέας του άρθρου, Yupeng Zhong, ανέπτυξε ένα σύστημα στο οποίο ολόκληρη η διαδικασία μετάδοσης - από κόμβο σε καλώδιο σε κόμβο - διαρκεί μόνο μερικές δεκάδες νανοδευτερόλεπτα (ένα νανοδευτερόλεπτο είναι το ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου). Αυτό τους επέτρεψε να στείλουν εμπλεγμένες κβαντικές καταστάσεις με πολύ μικρή απώλεια πληροφοριών.
Το σύστημα επέτρεψε επίσης στους επιστήμονες να «ενισχύσουν»εμπλοκή των qubits. Χρησιμοποίησαν ένα qubit σε κάθε κόμβο και τους έμπλεξαν μαζί, στέλνοντας ουσιαστικά ένα μισό φωτονίο μέσω καλωδίου. Στη συνέχεια, οι ερευνητές επέκτειναν αυτόν τον εμπλοκή σε άλλα qubits σε κάθε κόμβο. Ως αποτέλεσμα, και τα έξι qubit σε δύο κόμβους μπλέχτηκαν σε μία μόνο παγκόσμια κατάσταση.
Στο μέλλον, οι κβαντικοί υπολογιστές πιθανότατα θα είναικατασκευάζονται από μονάδες στις οποίες οι οικογένειες των εμπλεγμένων qubits εκτελούν υπολογισμούς. Τελικά, αυτοί οι υπολογιστές θα κατασκευαστούν από πολλές από αυτές τις ενότητες δικτύου. Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο οι υπερυπολογιστές σήμερα εκτελούν παράλληλους υπολογισμούς σε πολλές κεντρικές μονάδες επεξεργασίας που είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους. Η ικανότητα απομακρυσμένης εμπλοκής qubits σε διαφορετικές ενότητες ή κόμβους είναι ένα σημαντικό βήμα στην εφαρμογή τέτοιων αρθρωτών προσεγγίσεων.
Τέτοιες ενότητες θα πρέπει να στέλνουν μεταξύ τους σύνθετες κβαντικές καταστάσεις και η τελευταία έρευνα είναι ένα μεγάλο βήμα προς αυτήν την κατεύθυνση. Το κβαντικό δίκτυο επικοινωνίας μπορεί επίσης να επωφεληθεί από αυτήν την πρόοδο.
Οι επιστήμονες ελπίζουν στη συνέχεια να επεκτείνουν το σύστημά τους σε τρεις κόμβους για να δημιουργήσουν τριπλή εμπλοκή.
Με αυτόν τον τρόπο, ελπίζουν να δείξουν ότι τα υπεραγώγιμα qubits θα διαδραματίσουν βιώσιμο ρόλο στο μέλλον.
Διαβάστε επίσης
Οι φυσικοί έχουν δημιουργήσει ένα ανάλογο μιας μαύρης τρύπας και επιβεβαίωσαν τη θεωρία του Hawking. Πού οδηγεί;
Άμβλωση και επιστήμη: τι θα συμβεί στα παιδιά που θα γεννήσουν
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν το όριο ταχύτητας στον κβαντικό κόσμο