Výzkumníci z Institute of Science and Technology Austria ukázali, že vzdálené kvantové bity lze uvést do provázaného stavu pomocí jejich společného prostředí. Takzvaná kvantová lázeň je tvořena proudem korelovaných mikrovlnných fotonů a sama působí na oddělené qubity tak, aby se synchronizovaly a v provázaném stavu zůstaly.
Kvantové provázání je stav, v němž jsou vlastnosti dvou částic nebo jiných kvantových systémů spojeny silněji, než umožňují běžné klasické korelace. U qubitů, tedy kvantových bitů, může jít o důležitý prostředek pro přenos a zpracování kvantové informace. Dosavadní postupy vytváření provázání mezi fyzicky oddělenými qubity se obvykle neobejdou bez aktivního řízení, opakovaných měření nebo výběru jen těch pokusů, které skončí požadovaným výsledkem.
Nový přístup přesouvá část této práce na prostředí qubitů. Badatelé připravili společný zdroj korelovaného světla a propojili s ním dva oddělené qubity. Interakce s kvantovou lázní podle popisu experimentu vytváří nový základní stav systému, k němuž se qubity průběžně vracejí. Provázání tak není jen krátkým jevem, který je nutné využít okamžitě po jeho vytvoření, ale zůstává dostupné jako stabilizovaný zdroj pro další kvantové operace.
Ke kontrole výsledného stavu použil tým kvantovou tomografii. Jde o metodu, při níž se z řady různých měření rekonstruují vlastnosti kvantového systému, podobně jako se z mnoha projekcí sestavuje obraz jeho vnitřní struktury. Jednotlivá měření trvala 20 až 80 nanosekund, přičemž nanosekunda odpovídá jedné miliardtině sekundy. Měření sloužila k ověření, že oba qubity skutečně vykazují požadovanou společnou kvantovou korelaci.
Výsledky potvrzují teoretickou předpověď starou více než dvě desetiletí. Studie nazvaná Distributing Stationary Qubit Entanglement through a Nonlocal Squeezed Reservoir vyšla v časopise Physical Review X. Mikrovlnné fotony jsou pro podobné experimenty praktické, protože s nimi pracují platformy založené na qubitech a lze je využít k manipulaci s kvantovou informací. Optické fotony mají naopak význam zejména při přenosu kvantové informace optickými vlákny.
Experiment je zatím laboratorním ověřením principu, nikoli hotovým řešením pro kvantové počítače. Autoři uvádějí, že současné zařízení využilo přibližně deset procent provázání dostupného v kvantové lázni, takže aktivně řízené metody zůstávají účinnější. Význam výsledku spočívá především v tom, že ukazuje možný způsob, jak bez nepřetržité kontroly propojovat oddělené moduly kvantového procesoru. Další výzkum bude muset ověřit, zda lze podobný princip rozšířit na větší počet qubitů a provozovat jej s vyšší účinností.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.