Fizičari iz ISTA i TUM-a eksperimentalno su potvrdili 20-godišnju teoriju kvantnog zaplitanja i demonstrirali autonomni metod „kvantne kupke“ koji stabilizuje udaljene kubite. Metod koristi korelisane mikrotalasne fotone da stvori stacionarno, na zahtev dostupno zaplitanje bez stalne aktivne kontrole. Trenutna efikasnost je oko 10%, ali pristup je skalabilan i obećava primenu u kvantnom računarstvu i kvantnim mrežama.
Napokon! Eksperimentalno potvrđeno 20-godišnje predviđanje o kvantnom zaplitanju — autonomna „kvantna kupka“ stabilizuje kubite
(Tony Melov/Canva)
Kvantna mehanika deluje toliko neintuitivno da je i Einstein koristio izraz sablasna dejstva na daljinu kako bi opisao zaplitanje. Sada su fizičari iz Institute of Science and Technology Austria (ISTA) i Tehničkog univerziteta u Minhenu (TUM) eksperimentalno potvrdili teoriju o kvantnom zaplitanju koja je nastala pre oko 20 godina i demonstrirali praktičan, autonoman način da stabilizuju udaljene kubite.
YouTube Thumbnail
Šta je zaplitanje? Zaplitanje je kvantna veza između čestica pri kojoj merenje jednog sistema momentalno određuje stanje drugog, bez klasičnog objašnjenja. Važno je naglasiti da to ne omogućava bržu od svetlosti komunikaciju — radi se o korelaciji, ne o prenosu informacije brže od svetlosti.
An artist's rendition of two entangled particles, whose characteristics are linked. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
Kako su to postigli? Istraživači su upotrebili koncept nazvan kvantna kupka: izvor korelisanih mikrotalasnih fotona dovodi u interakciju dva izolovana kubita tako da se njihovo zaplitanje autonomno i kontinuirano stabilizuje. Za razliku od klasičnih metoda koje zahtevaju aktivnu kontrolu ili precizno uparivanje emitovanih fotona, ovaj pristup radi bez stalnog upravljanja ili merenja.
The "quantum bath" device used to deliver entangled microwave photons to the qubits.(ISTA)
U njihovom eksperimentu kubiti su međusobno razdvojeni kablom dužine oko 50 centimetara, ali autori ističu da je šema primenjiva na arbitrarne udaljenosti i da je moguća manipulacija jednog izvora korelisanih fotona tako da generiše više parova zapletenih čestica.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Prednosti i primena
YouTube Thumbnail
Metod stvara stacionarno, na zahtev dostupno zaplitanje koje ostaje stabilno i nakon prirodnog "vremena života" kubita.
Aquantum computer. The bulk of this machinery (i.e., the golden-chandelier-style structure) comprises the cooling unit necessary to drive temperatures down to nearly absolute zero.(ISTA)Pogodan je za hibridne kvantne sisteme — može povezivati kubite koji rade na različitim energetskim skalama (npr. optički fotoni i mikrotalasi).
Može ubrzati razvoj skalabilnih kvantnih procesora i mreža, sa potencijalnim primenama u kripto komunikacijama, optimizaciji i dizajnu lekova.
Verifikacija i ograničenja
Istraživači su sinhronizaciju i zaplitanje proverili kratkim mikrotalasnim pulsovima trajanja reda veličine milijarditih delova sekunde. Trenutna efikasnost prenosa zaplitanja iz kupke iznosi oko 10% od dostupnog resursa, što znači da postoje značajne mogućnosti za optimizaciju i poboljšanja prilikom skaliranja.
Autori naglašavaju da, iako prethodne metode koje koriste aktivnu kontrolu još uvek mogu biti efikasnije u nekim scenarijima, kvantna kupka predstavlja konceptualno jednostavan i skalabilan okvir koji se može unapređivati.
Gde dalje? Rad otvara put za istraživanja stabilnih, automatskih izvora zaplitanja koji bi mogli da povežu udaljene čvorove u kvantnim mrežama i omoguće upotrebljiviji resurs za kvantne računske zadatke. Rad je objavljen u časopisu Physical Review X.
Napomena: Ovaj rezultat predstavlja važan korak ka praktičnim kvantnim mrežama i skalabilnim procesorima, ali je i dalje u ranoj fazi primene — potrebne su dalja poboljšanja efikasnosti i inženjerska optimizacija.
Pomozite nam da budemo bolji.
