Квантовый интернет стал ближе
Интересный эксперимент, который остался несколько незамеченным, провели исследователи Лаборатории Клеланда Чикагского университета. Ученым впервые удалось запутать два отдельных кубита, обеспечив их связь с помощью кабеля. Эксперимент может стать огромным шагом на пути к созданию квантовых сетей, которые, объединив возможности нескольких квантовых устройств, могли бы повысить потенциал технологии даже в ее нынешнем ограниченном состоянии, пишет издание ZDnet.
В рамках эксперимента исследователи создали два квантовых узла, каждый из которых содержал по три сверхпроводящих кубита. Используя метровый сверхпроводящий кабель для соединения узлов, ученые затем выбрали по одному кубиту в каждом узле и связали их вместе, посылая, так называемые, "запутанные квантовые состояния" через кабель.
Эти запутанные квантовые состояния очень хрупки, когда принимают форму микроволновых фотонов, из-за чего процесс передачи информации существенно усложняется. Однако ученым удалось перенести запутанность с одного узла на другой, связав кубиты в особое квантовое состояние.
Кубиты или квантовые биты - это основная единица квантовой информации, а их свойства могут быть использованы для создания квантовых технологий следующего поколения. Основное их свойство - это запутанность, которая возникает при взаимодействии двух кубитов. Когда два кубита оказываются запутанными они начинают делиться друг с другом информацией и в этом случае даже неважно, на каком расстоянии друг от друга они находятся. То есть, даже, если кубиты друг от друга отделяют тысячи километров, ученым достаточно взглянуть лишь на один из кубитов, запутанной пары, чтобы узнать свойства другого. Именно уникальность такого свойства, как запутывание, может уже в ближайшей перспективе помочь исследователям существенно увеличить мощность квантовых вычислений и заложить основу для будущих квантовых коммуникационных сетей.
По словам профессора Чикагского университета Эндрю Клеланда, именно усовершенствование методов по передаче запутанного состояния кубитов будет иметь важное значение при создании квантового интернета и масштабирования квантовых вычислений.
Чтобы запутанность была полезной, она должна быть установлена в первую очередь, но сделать это весьма сложно. В двухузловой экспериментальной установке ученых лаборатории Клиленда, запутанность передавалась от узла к кабелю всего за несколько десятков наносекунд. Поскольку наносекунда составляла всего одну миллиардную долю секунды, это достижение можно назвать прорывом.
Для проведения эксперимента исследователи использовали сверхпроводящий кабель длиной в один метр. Им они соединили узлы, после чего выбрали по одному кубиту в каждом узле и запутали их.
Квантовые ученые во всем мире активно работают над различными способами установления запутанности между двумя кубитами, но самая распространенная процедура до сих пор состояла в создании пары запутанных частиц, а затем распределении их между двумя точками.
Например, как только они запутываются, кубиты могут путешествовать по сетям из оптического волокна. В прошлом году другая группа исследователей из Чикагского университета использовала существующую подземную сеть оптического волокна для поддержки запутанных фотонов, путешествующих по 52-мильной сети в пригородах города.