1 мин чтения

Исследователи из Института квантовой оптики Макса Планка в Германии успешно запутали 14 фотонов в состояние, которое считается оптимальным для кубитов, что более чем вдвое превышает предыдущие попытки, а также повысило их эффективность.

В отличие от «битов» двоичного кода, стоящих за более традиционными формами вычислительной техники, кубиты существуют в состоянии вероятности, называемом суперпозицией, и ведут себя как подброшенная монета, кувыркающаяся в воздухе.

Алгоритмы, основанные на том, как падают группы квантовых монет, могут быстро справиться с довольно сложной математикой, но только если их коллективное вращение не будет случайным образом отклонено окружающей средой.

Это нарушение суперпозиции частиц, называемое декогеренцией, является огромным препятствием для инженеров, разрабатывающих полезные квантовые компьютеры.

Теоретически практически все может существовать в состояний квантовой суперпозиции, от электронов и атомов до целых молекул (или больше). Но чтобы ограничить декогеренцию, меньшие и более простые объекты берут верх.

Фотоны образуют идеальные кубиты. К сожалению, практическим квантовым компьютерам требуется много кубитов. Мало того, что все они должны  одновременно вращаться в единой суперпозиции, также их судьбы должны быть общими. Или, если использовать физический термин, запутанными.

Вот тут-то и возникает проблема.

Существуют относительно простые способы запутать пары фотонов. Мало того, что вряд ли когда-либо удастся создать сотни и тысячи устройств, необходимых для квантового компьютера, состояние запутанности при использовании этого подхода не так надежно, как хотелось бы инженерам.

Более поздние исследования с использованием атомов с большими электронными орбиталями, называемых Ридберговскими атомами, что позволили получить до шести запутанных фотонов и все в эффективно запутанной форме. Хотя этот метод может создать сверхбыстрые вычислительные компоненты, его также нелегко масштабировать.

Теоретически это новейшее решение может производить любое количество запутанных фотонов и все в идеальном состоянии.

«Хитрость этого эксперимента заключалась в том, что мы использовали один атом для излучения фотонов и запутываем их очень специфическим образом», — говорит докторант физики и ведущий автор Филип Томас.

В этом случае команде удалось запутать 12 фотонов в менее эффективном линейном кластере и 14 в ценном состоянии Гринбергера–Хорна–Цайлингера (ГГЦ).

«Насколько нам известно, 14 взаимосвязанных световых частиц — это самое большое количество запутанных фотонов, которые до сих пор были созданы в лабораторных условиях», — говорит Томас.

Мало того, что они смогли запутать так много фотонов, эффективность этого метода повысилась по сравнению с прошлыми процессами: почти каждый второй фотон обеспечивал аккуратно запутанные кубиты.

В будущих установках потребуется ввести второй атом, чтобы обеспечить кубиты, необходимые для многих операций квантовых вычислений. Наличие запутанных фотонов на выходе может заложить основы для технологий, выходящих за рамки вычислений, и занять центральную роль в квантовой шифрованной связи.

Это исследование было опубликовано в Nature.

Поделитесь новостью
0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Предыдущий пост Климатологи Предсказывают Катастрофу из-за Таяния Ледяного Щита Гренландии
Следующий пост Джеймс Уэбб Показал Галактику Фантом в Инфракрасном Диапазоне
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x