Физики Австрийского института науки и технологий (ISTA) и Мюнхенского технического университета экспериментально подтвердили двадцатилетнюю теорию квантовой запутанности, предложив прототип для масштабирования квантовых вычислений. Работа опубликована в журнале Physical Review X (PRX).
Квантовая запутанность — та самая «жуткая связь на расстоянии», которую называл так сам Эйнштейн, — лежит в основе квантовых вычислений. Кубиты, в отличие от обычных битов, могут находиться в суперпозиции состояний 1 и 0 одновременно. Раньше запутывание кубитов достигалось либо пересылкой одного управляемого фотона между ними, либо нобелевским протоколом, где каждый кубит испускает фотон, который нужно «сопоставить» с другим, — оба способа требуют постоянной подстройки.
Исследователи предложили третий путь — метод «квантовой бани»: оба кубита помещают в поток запутанных фотонов низкоэнергетических микроволн. Это дает устойчивую, «стационарную» запутанность, не колеблющуюся во времени, как маятник, а полностью автономную и не требующую активного управления или измерений.
«Мы стремились преодолеть разрыв между легкодоступными и практически полезными формами запутанности. Стабилизируя запутанные состояния удаленно, наш подход полностью автономен», — пояснил физик ISTA Алехандро Андрес-Хуанес, первый автор работы. Схема применима на произвольных расстояниях — в эксперименте кубиты разделяли 50 сантиметров кабеля, — а один источник запутанных фотонов можно использовать для генерации множества пар.
«Так запутанное состояние кубитов стабилизируется даже за пределами их собственного «времени жизни» и остаётся доступным ресурсом для дальнейшей квантовой обработки», — отметил старший автор Йоханнес Финк. Ученые подтвердили синхронность кубитов короткими микроволновыми импульсами длиной в миллиардные доли секунды.
Метод пока передает лишь около 10% доступной запутанности «бани» и уступает по эффективности активным методам управления, однако это масштабируемая основа, которую можно совершенствовать для синхронизации сразу нескольких удаленных кубитов и расширения квантовых сетей.
Ранее сингулярность внутри черной дыры оказалась не тем, чем считали ученые.
