Onderzoekers van de Pritzker School of Molecular Engineering (PME) van de Universiteit van Chicago voor het eerst
Bovendien versterkten ze de verstrengelde toestandvia dezelfde kabel. Ze gebruikten eerst een kabel om twee qubits op elk van de twee knooppunten te verstrengelen en vervolgens met andere qubits op de knooppunten.
De resultaten, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, zullen helpen om quantum computing haalbaarder te maken en de basis te leggen voor toekomstige quantumcommunicatienetwerken.
"Ontwikkeling van methoden om over te dragenverstrengelde staten zullen essentieel zijn voor de schaalvergroting van kwantumcomputers, ”zei professor Andrew Cleland, die de studie leidde.
Qubits, of kwantumbits, zijn de basiseenhedenkwantuminformatie. Met behulp van hun kwantumeigenschappen, zoals superpositie, en hun vermogen om met elkaar te communiceren, creëren wetenschappers en ingenieurs de volgende generatie kwantumcomputers. Ze zullen in staat zijn om voorheen onoplosbare problemen op te lossen.
Cleland Lab maakt gebruik van supergeleidende qubits, minuscule cryogene schakelingen die elektrisch kunnen worden aangestuurd.
Om verstrengelde staten door te gevencommunicatiekabel - een supergeleidende kabel van één meter lang - hebben onderzoekers een experimentele opstelling gemaakt met drie supergeleidende qubits in elk van de twee knooppunten. Ze sloten een qubit op elk knooppunt aan op de kabel en stuurden vervolgens kwantumtoestanden in de vorm van microgolffotonen door de kabel met minimaal verlies aan informatie. De kwetsbare aard van kwantumtoestanden maakt dit proces behoorlijk complex.
Het laboratorium van professor Andrew Clland stuurde verstrengelde toestanden van qubits via een communicatiekabel, waarmee de basis werd gelegd voor toekomstige kwantumcommunicatienetwerken. Krediet: Cleland Lab.
Voormalig onderzoeker bij Cleland's Laboratory,De eerste auteur van het artikel, Yupeng Zhong, ontwikkelde een systeem waarin het hele transmissieproces - van knooppunt tot kabel tot knooppunt - slechts enkele tientallen nanoseconden in beslag neemt (een nanoseconde is een miljardste van een seconde). Hierdoor konden ze verstrengelde kwantumtoestanden verzenden met heel weinig verlies van informatie.
Het systeem stelde wetenschappers ook in staat omverstrengeling van qubits. Ze gebruikten een qubit bij elk knooppunt en verstrengelden ze met elkaar, waarbij ze in feite een half foton door een kabel stuurden. De onderzoekers breidden deze verstrengeling vervolgens uit naar andere qubits op elk knooppunt. Als resultaat waren alle zes qubits in twee knooppunten verstrikt in één globaal verstrengelde toestand.
In de toekomst zullen kwantumcomputers dat waarschijnlijk zijnzijn opgebouwd uit modules waarin families van verstrengelde qubits berekeningen uitvoeren. Uiteindelijk zullen deze computers worden opgebouwd uit veel van deze netwerkmodules. Dit proces is vergelijkbaar met hoe supercomputers tegenwoordig parallelle berekeningen uitvoeren op veel centrale verwerkingseenheden die met elkaar zijn verbonden. De mogelijkheid om op afstand qubits in verschillende modules of knooppunten te verstrengelen, is een belangrijke stap bij het implementeren van dergelijke modulaire benaderingen.
Dergelijke modules zullen elkaar complexe kwantumtoestanden moeten sturen, en het laatste onderzoek is daar een grote stap in. Ook het kwantumcommunicatienetwerk kan van deze vooruitgang profiteren.
De wetenschappers hopen hun systeem vervolgens uit te breiden naar drie knooppunten om drievoudige verstrengeling te creëren.
Zo hopen ze te laten zien dat supergeleidende qubits in de toekomst een levensvatbare rol gaan spelen.
Lees ook
Natuurkundigen hebben een analoog van een zwart gat gemaakt en de theorie van Hawking bevestigd. Waar leidt het toe?
Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen
Wetenschappers hebben de snelheidslimiet in de kwantumwereld ontdekt