NatCom: впервые достигнута квантовая запутанность между двумя резонаторами

Команда ученых из Университета Чикаго сделала важное открытие в области квантовой физики, продемонстрировав, как можно создать запутанность между двумя крупными резонаторами — объектами, которые вибрируют на уровне звуковых волн. Это достижение открывает новые возможности для использования квантовых технологий в будущем. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).

Квантовая запутанность — это явление, при котором два объекта становятся связаны так сильно, что изменение состояния одного немедленно влияет на состояние другого, даже если они находятся на огромном расстоянии друг от друга. Ранее запутанность удавалось создавать только с очень маленькими частицами, например, с электронами. Однако теперь исследователи смогли запутать более крупные объекты — частицы звука фононы.

"Концепция запутывания отдельных частиц, таких как электроны, уже давно является хорошо известной, однако наша команда пошла дальше, запутав более крупные объекты через их коллективное движение", — объяснил соавтор исследования Мин-Хан Чоу.

Этот новый подход оспаривает общепринятое мнение, что квантовая механика действует только на микроуровне. Запутывание макроскопических движений объектов расширяет границы квантовой теории, увеличивая область существования квантовых явлений.

Для своего эксперимента команда использовала сверхпроводящие кубиты (квантовые единицы информации) для создания и обнаружения запутанных состояний фононов в двух резонаторах, каждый из которых поддерживался отдельной микросхемой. Ученым удалось продемонстрировать возможность поддержания запутанности между двумя крупными резонаторами с высокой точностью, чего ранее удавалось достичь только при ограниченных условиях.

Однако исследователи признают, что для реализации полного потенциала этой системы необходимо улучшить время жизни резонаторов. На данный момент его длительность составляет 300 наносекунд, что ограничивает производительность. Тем не менее команда планирует увеличить это время до более чем 100 микросекунд, что позволит добиться более мощных квантовых вычислений и улучшения стабильности квантовых система.