Naukowcy z Pritzker School of Molecular Engineering (PME) na Uniwersytecie w Chicago po raz pierwszy
Ponadto wzmocnili stan splątaniatym samym kablem. Najpierw użyli kabla do splątania dwóch kubitów w każdym z dwóch węzłów, a następnie splątali je z innymi kubitami w węzłach.
Wyniki opublikowane w czasopiśmie Nature pomogą uczynić obliczenia kwantowe bardziej wykonalnymi i położyć podwaliny pod przyszłe kwantowe sieci komunikacyjne.
„Opracowanie metod transferuStany splątane będą miały zasadnicze znaczenie dla skalowania obliczeń kwantowych ”- powiedział profesor Andrew Cleland, który kierował badaniami.
Kubity lub bity kwantowe to podstawowe jednostkiinformacje kwantowe. Korzystając z ich właściwości kwantowych, takich jak superpozycja i zdolność do komunikowania się ze sobą, naukowcy i inżynierowie tworzą nową generację komputerów kwantowych. Będą w stanie rozwiązywać wcześniej nierozwiązywalne problemy.
Cleland Lab wykorzystuje kubity nadprzewodzące, małe obwody kriogeniczne, które można kontrolować elektrycznie.
Przepuszczać stany splątanekabel komunikacyjny - kabel nadprzewodzący o długości jednego metra - naukowcy stworzyli eksperymentalną konfigurację z trzema kubitami nadprzewodzącymi w każdym z dwóch węzłów. Połączyli jeden kubit w każdym węźle z kablem, a następnie wysłali stany kwantowe w postaci fotonów mikrofalowych w dół kabla przy minimalnej utracie informacji. Kruchość stanów kwantowych sprawia, że proces ten jest dość złożony.
Laboratorium profesora Andrew Clanda wysłało splątane stany kubitów za pośrednictwem kabla komunikacyjnego, kładąc podwaliny pod przyszłe kwantowe sieci komunikacyjne. Kredyt: Cleland Lab.
Były pracownik naukowy w Cleland's Laboratory,Pierwszy autor artykułu, Yupeng Zhong, opracował system, w którym cały proces transmisji - od węzła do kabla do węzła - zajmuje tylko kilkadziesiąt nanosekund (nanosekunda to jedna miliardowa sekundy). To pozwoliło im na wysyłanie splątanych stanów kwantowych z bardzo niewielką utratą informacji.
System pozwolił również naukowcom „wzmocnić”splątanie kubitów. Użyli jednego kubitu w każdym węźle i splątali je razem, zasadniczo wysyłając półfoton przez kabel. Badacze następnie rozszerzyli to splątanie na inne kubity w każdym węźle. W rezultacie wszystkie sześć kubitów w dwóch węzłach zostało splątanych w jeden globalnie splątany stan.
W przyszłości prawdopodobnie będą komputery kwantowesą zbudowane z modułów, w których rodziny splątanych kubitów wykonują obliczenia. Ostatecznie komputery te będą zbudowane z wielu z tych modułów sieciowych. Proces ten jest podobny do tego, jak dzisiejsze superkomputery wykonują równoległe obliczenia na wielu połączonych ze sobą centralnych jednostkach przetwarzających. Zdolność do zdalnego uwikłania kubitów w różne moduły lub węzły jest znaczącym krokiem we wdrażaniu takich modułowych podejść.
Takie moduły będą musiały wysyłać sobie nawzajem złożone stany kwantowe, a najnowsze badania są dużym krokiem w tym kierunku. Kwantowa sieć komunikacyjna również może skorzystać z tego postępu.
Naukowcy mają nadzieję, że następnie rozszerzą swój system do trzech węzłów, aby stworzyć splątanie trójstronne.
W ten sposób mają nadzieję pokazać, że kubity nadprzewodzące odegrają realną rolę w przyszłości.
Czytaj także
Fizycy stworzyli analogię czarnej dziury i potwierdzili teorię Hawkinga. Dokąd to prowadzi?
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Naukowcy odkryli ograniczenie prędkości w świecie kwantowym