Ученым впервые удалось отправить запутанные состояния кубитов по каналу связи

Ученые Чикагского университета совершили настоящий прорыв в квантовых вычислениях, отправив запутанные состояния кубитов по кабелю, связывающему один узел квантовой сети с другим. Специалистам университетской Школы молекулярной инженерии имени Притцкера также удалось усилить запутанное состояние с помощью того же кабеля. Сначала они использовали кабель для запутывания двух кубитов на каждом из двух узлов, а затем еще больше запутали кубиты с другими кубитами на узлах. Данное исследование поможет сделать квантовые вычисления более осуществимыми и заложит основу для будущих сетей квантовой связи.

Кубиты или «квантовые биты» являются основными единицами квантовой информации. С помощью их квантовых свойств, таких как суперпозиция и способность связываться друг с другом, ученые и инженеры создают квантовые компьютеры следующего поколения, способные решать ранее неразрешимые задачи.

В своем исследовании специалисты Чикагского университета использовали сверхпроводящие кубиты – крошечные криогенные схемы, которыми можно управлять с помощью электричества. Для того чтобы передать запутанные состояния по кабелю связи (кабель имел метр в длину и был изготовлен из сверхпроводникового материала), ученые создали экспериментальную установку из двух узлов с тремя сверхпроводниковыми кубитами в каждом.

Исследователи подключили по одному кубиту в каждом узле к кабелю, а затем отправили квантовые состояния в виде микроволновых фотонов по кабелю с минимальной потерей информации. Хрупкая природа квантовых состояний делает этот процесс довольно сложным. Однако ученым удалось разработать систему, в которой весь процесс передачи (от узла на кабель и с кабеля на узел) занял только несколько десятков наносекунд (одна наносекунда равна миллиардной доле секунды). Благодаря ей запутанные состояния кубитов были переданы с минимальными потерями информации.

В будущем квантовые компьютеры, вероятно, будут построены из модулей, в которых вычисления будут осуществляться семействами запутанных кубитов. В конечном итоге компьютеры могут состоять из множества таких сетевых модулей, подобно тому, как сейчас суперкомпьютеры проводят параллельные вычисления на многих связанных между собой центральных процессорах. Возможность удаленно запутывать кубиты в различных модулях или узлах является значительным шагом вперед в реализации таких модульных подходов.