Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Физики построили рекордно длинную микроволновую квантовую связь

Швейцарские физики реализовали когерентную связь между двумя квантовыми системами при помощи охлажденного микроволнового волновода. Длина кабеля составила 5 метров — ранее ученым не удавалось связать сверхпроводящие квантовые системы на таком расстоянии, не потеряв когерентность. Продемонстрированная система может быть использована для создания квантовых вычислительных кластеров. Работа представлена на конференции Virtual APS Meeting (традиционная ежегодная конференция APS Meeting в Денвере отменена из-за коронавируса).

В последние годы произошел огромный скачок в области квантовых вычислений — ученые научились управлять большими квантовыми машинами, которые способны производить вычисления, недоступные для классических суперкомпьютеров. Однако, из-за больших ошибок, возникающих при работе с кубитами, квантовым компьютерам еще далеко до идеальных вычислений.

Одно из самых перспективных вычислительных устройств — сверхпроводящий квантовый компьютер, он работает при очень низкой температуре, порядка 10 милликельвин. Для создания таких температур физики используют рефрижераторы растворения на жидкой гелиевой смеси. К сожалению, на сегодняшний день в одном таком холодильнике нельзя разместить больше нескольких сотен кубитов, поэтому для создания действительно большого универсального квантового компьютера необходимо научиться связывать два рефрижератора.

Группа физиков из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством профессора Андреаса Вальрафа (Andreas Wallraff) связала два сверхпроводящих чипа, каждый из которых находился в отдельном рефрижераторе, с помощью микроволнового резонатора (волновода) длинной 5 метров. За передачу информации между чипами отвечали микроволновые фотоны, распространяющиеся по волноводу.


Большое достижение группы Вальрафа состоит в том, что ученым впервые удалось сохранить когерентность системы чип-резонатор-чип при таком большом резонаторе. Сам резонатор был охлажден, для того, чтобы тепловые флуктуации не разрушили квантовое состояние. Физики использовали тест Белла для демонстрации того, что квантовое состояние действительно не разрушается в процессе распространения по волноводу, а конечное состояние кубитов на двух чипах может быть запутанным.

Физики утверждают, что продемонстрированная локальная вычислительная сеть может стать одним из важнейших ингредиентов для создания квантовых вычислительных кластеров в ближайшие 10-20 лет.

Ранее мы писали о том, как группе физиков под руководством профессора Цзянь-Вэй Пана (Jian-Wei Pan) удалось связать два узла квантовой памяти на расстоянии более 50 километров с помощью оптоволокна. Однако, оптический квантовый компьютер пока уступает сверхпроводящему, поэтому оптическая связь полезна больше для квантовой коммуникации, нежели для вычислений.

Михаил Перельштейн

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.