MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Физики впервые на практике реализовали способ создания квантовой запутанности между двумя удалёнными кубитами, который теоретики предложили ещё в 2004 году. Речь идёт не о новом доказательстве существования квантовой запутанности, а о необычном методе её получения. Два кубита удалось связать между собой при помощи общего потока специальным образом подготовленного микроволнового излучения, хотя непосредственно друг с другом они не взаимодействовали.
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews
Квантовая запутанность создаёт коррелированные квантовые состояния пары кубитов, лежащих в основе квантовых вычислений. Состояние запутанности Эйнштейн однажды назвал «чертовщиной», поскольку трудно объяснить тот факт, что измерение состояния кубита на Земле моментально даёт ответ о состоянии запутанного с ним кубита в созвездии Кассиопеи.
Традиционно кубиты запутывают двумя изощрёнными способами: либо посылают строго контролируемый фотон от одного к другому, либо отправляют на смеситель по одному фотону от каждого кубита, тоже строго контролируемым образом и с обязательным детектированием результата. В обоих случаях процессы запутывания сложны и требуют обратной связи, измерений и коррекции параметров фотонов. Новый метод сродни ванне, в которую погрузили кубиты, и это привело их в состояние запутанности без всех этих сложных предварительных механизмов.
В эксперименте использовались два сверхпроводящих кубита на джозефсоновких переходах. К каждому из них по отдельному кабелю поступала одна часть пары взаимосвязанных микроволновых сигналов. Эти сигналы создавал джозефсоновский параметрический преобразователь. Благодаря заранее существовавшей связи между потоками излучения квантовая запутанность передавалась кубитам. Иными словами, запутанность микроволнового поля трансформировалась в запутанность кубитов. При этом системе не требовалось постоянно проводить измерения, отбирать только удачные попытки или корректировать состояние кубитов при помощи обратной связи — всё работало как бы само собой и без активного участия экспериментаторов.
Запутанное состояние возникало примерно за 300 наносекунд и сохранялось не менее 10 микросекунд, пока на кубиты продолжало поступать микроволновое излучение. Это означает, что внешний поток не просто создавал запутанность один раз, а постоянно поддерживал её, что значительно упрощает организацию длительной работы квантовой системы. Степень запутанности пока оставалась сравнительно небольшой: учёным удалось передать кубитам около одной десятой квантовой связи, присутствовавшей в исходном излучении. Одной из главных причин стали потери сигнала в кабелях и других элементах установки. По этой причине технологию ещё предстоит развить, чтобы она составила конкуренцию двум традиционным методам запутывания кубитов.
В будущем новый метод может упростить создание распределённых квантовых компьютеров. Вместо одного большого процессора можно будет использовать несколько небольших квантовых модулей, соединённых потоками запутанных фотонов. Источник излучения сможет постоянно поддерживать общую квантовую связь между удалёнными кубитами. Для практического применения физикам, однако, потребуется уменьшить потери, улучшить источники микроволнового излучения и научиться эффективно преобразовывать микроволновые фотоны в оптические, которые удобнее передавать на большие расстояния.
Источник:
