Физики впервые реализовали на практике схему создания квантовой запутанности между двумя удалёнными кубитами, предложенную теоретиками ещё в 2004 году. Это не новое доказательство запутанности, а необычный способ её получения.
Два сверхпроводящих кубита связали общим потоком специально подготовленного микроволнового излучения. Напрямую друг с другом они при этом не взаимодействовали.
В эксперименте использовались кубиты на джозефсоновских переходах. К каждому по отдельному кабелю подавалась одна часть пары взаимосвязанных микроволновых сигналов, созданных джозефсоновским параметрическим преобразователем.
За счёт заранее существовавшей корреляции между потоками излучения запутанность поля трансформировалась в запутанность кубитов. Постоянных измерений, отбора удачных попыток и коррекции состояния через обратную связь не потребовалось.
Запутанное состояние возникало примерно за 300 наносекунд и сохранялось не менее 10 микросекунд — пока на кубиты продолжало поступать излучение. То есть внешний поток не просто создавал связь однократно, а непрерывно её поддерживал.
Степень запутанности пока невелика: кубитам передалось около одной десятой квантовой связи, присутствовавшей в исходном излучении. Главная причина — потери сигнала в кабелях и других элементах установки.
Традиционно кубиты запутывают двумя изощрёнными способами: посылают строго контролируемый фотон от одного к другому либо отправляют на смеситель по фотону от каждого кубита с обязательным детектированием.
Оба классических метода требуют обратной связи, измерений и точной подстройки параметров фотонов. Новый подход больше похож на ванну, в которую погрузили кубиты — и они перешли в запутанное состояние сами.
В перспективе метод может упростить создание распределённых квантовых компьютеров: вместо одного крупного процессора — несколько небольших модулей, соединённых потоками запутанных фотонов.
Для практики физикам предстоит снизить потери, улучшить источники микроволнового излучения и научиться эффективно конвертировать микроволновые фотоны в оптические, которые удобнее передавать на большие расстояния.
Напомним, что запутанность создаёт коррелированные состояния пары кубитов — основу квантовых вычислений. Эйнштейн называл её «чертовщиной»: измерение одного кубита мгновенно даёт ответ о состоянии другого, сколь угодно далёкого.