Исследователи создают «универсальный запутыватель» для новой квантовой технологии

Открытие представляет собой мощный новый механизм с потенциальным использованием в квантовых вычислениях, криптографии и квантовых коммуникациях

Одним из ключевых понятий в квантовой физике является запутанность, в которой две или более квантовых систем становятся настолько неразрывно связанными, что их коллективное состояние не может быть определено путем наблюдения каждого элемента в отдельности. Теперь исследователи Йельского университета разработали «универсальный запутыватель», который может связывать различные закодированные частицы по требованию.

Открытие представляет собой мощный новый механизм с потенциальным использованием в квантовых вычислениях, криптографии и квантовых коммуникациях. Исследование ведется Йельской лабораторией Роберта Шоелкопфа и публикуется в журнале Nature.

Квантовые вычисления выполняются с помощью квантовых битов данных, называемых кубитами, которые подвержены ошибкам. Ученые говорят, что для реализации точных квантовых вычислений им нужны «логические» кубиты, ошибки которых можно обнаружить и исправить с помощью кодов квантовой коррекции ошибок.

«Мы показали новый способ создания шлюзов между логически кодированными кубитами, которые в конечном итоге могут быть исправлены от ошибок», — сказал Шоелкопф, профессор прикладной физики в Йельском университете и директор Йельского квантового института. «Это гораздо более сложная операция, чем все то, что было выполнено ранее».

Механизм запутывания называется шлюзом экспоненциального свопа. В исследовании ученые продемонстрировали новую технологию, детерминистически запутывая закодированные состояния в любых выбранных конфигурациях или кодах, каждый из которых размещен в двух отдельно изолированных трехмерных сверхпроводящих микроволновых полостях.

«Этот универсальный запутыватель имеет решающее значение для надежных квантовых вычислений» — сказал Ивонн Гао, один из авторов исследования. «Ученые изобрели множество аппаратно-эффективных, квантовых кодов с исправлением ошибок — каждый из которых продуманно разработан с уникальными характеристиками, которые можно использовать для различных приложений. Однако каждый из них требует подключения нового набора специализированных операций, вводя значительное аппаратное обеспечение накладные расходы и снижение универсальности.»

Универсальный запутыватель убирает это ограничение, обеспечивая затвор между любыми желаемыми входными состояниями. «Теперь мы можем выбирать любые желаемые коды или даже менять их на лету» — говорят исследователи.

Источник: ab-news.ru

Комментарии: