Investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (PME) de la Universidad de Chicago por primera vez
Además, amplificaron el estado entrelazadoa través del mismo cable. Primero usaron un cable para enredar dos qubits en cada uno de los dos nodos, y luego los enredaron con otros qubits en los nodos.
Los resultados, publicados en la revista Nature, ayudarán a que la computación cuántica sea más factible y sentarán las bases de las futuras redes de comunicación cuántica.
"Desarrollo de métodos para transferirlos estados entrelazados serán esenciales para el escalado de la computación cuántica ”, dijo el profesor Andrew Cleland, quien dirigió el estudio.
Qubits, o bits cuánticos, son las unidades básicasinformación cuántica. Usando sus propiedades cuánticas, como la superposición, y su capacidad para comunicarse entre sí, los científicos e ingenieros están creando la próxima generación de computadoras cuánticas. Podrán resolver problemas que antes no tenían solución.
Cleland Lab utiliza qubits superconductores, pequeños circuitos criogénicos que se pueden controlar eléctricamente.
Pasar estados entrelazados a través decable de comunicación, un cable superconductor de un metro de largo, los investigadores han creado una configuración experimental con tres qubits superconductores en cada uno de los dos nodos. Conectaron un qubit en cada nodo al cable y luego enviaron estados cuánticos en forma de fotones de microondas por el cable con una pérdida mínima de información. La frágil naturaleza de los estados cuánticos hace que este proceso sea bastante complejo.
El laboratorio del profesor Andrew Clland envió los estados entrelazados de los qubits a través de un cable de comunicación, sentando las bases para las futuras redes de comunicación cuántica. Crédito: Cleland Lab.
Antiguo investigador en el laboratorio de Cleland,el primer autor del artículo, Yupeng Zhong, desarrolló un sistema en el que todo el proceso de transmisión, de nodo a cable a nodo, toma solo unas pocas decenas de nanosegundos (un nanosegundo es una mil millonésima de segundo). Esto les permitió enviar estados cuánticos entrelazados con muy poca pérdida de información.
El sistema también permitió a los científicos "amplificar"entrelazamiento de qubits. Usaron un qubit en cada nodo y los enredaron, esencialmente enviando un medio fotón a través de un cable. Luego, los investigadores extendieron este entrelazamiento a otros qubits en cada nodo. Como resultado, los seis qubits en dos nodos se entrelazaron en un solo estado entrelazado globalmente.
En el futuro, las computadoras cuánticas probablemente seránse construyen a partir de módulos en los que familias de qubits entrelazados realizan cálculos. En última instancia, estas computadoras se construirán a partir de muchos de estos módulos de red. Este proceso es similar a cómo las supercomputadoras actuales realizan cálculos en paralelo en muchas unidades centrales de procesamiento que están conectadas entre sí. La capacidad de entrelazar qubits de forma remota en diferentes módulos o nodos es un paso importante en la implementación de estos enfoques modulares.
Dichos módulos tendrán que enviarse entre sí estados cuánticos complejos, y las últimas investigaciones son un gran paso hacia eso. La red de comunicaciones cuánticas también puede aprovechar este avance.
Los científicos esperan luego expandir su sistema a tres nodos para crear un entrelazamiento de tres vías.
De esta manera, esperan demostrar que los qubits superconductores jugarán un papel viable en el futuro.
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