Ученые создали самую длинную работающую квантовую связь в мире

Наука
6 марта 2020

Ученые сделали самую длинноватую работающую квантовую связь в мире

Дальше

Ксюша
Суворова

Основной редактор

Ксюша
Суворова

Основной редактор

Самая длинноватая таковая связь на нынешний денек, основанная на микроволнах длиной 5 метров, была не так давно построена в лаборатории Андреаса Уолларафа, доктора лаборатории квантовых устройств в ETH Zurich. Исследователи должны были представить свои результаты на каждогоднем собрании Южноамериканского физического общества в Денвере. Из-за текущей эпидемической ситуации эта конференция была отменена в недлинные сроки. Потому результаты были представлены онлайн, в том числе на веб-сайте ETH.

Для сотворения массивных квантовых компов в дальнейшем нужно будет подключить несколько маленьких компов, чтоб сформировать собственного рода кластер либо локальную сеть (ЛВС). Так как эти компы работают с квантово-механическими состояниями суперпозиции, которые содержат логические значения «0» и «1» сразу, связи меж ними также должны быть «квантовыми связями».

В истинное время есть компы с несколькими десятками квантовых битов либо кубитов, но несколько сотен тыщ из их фактически нереально расположить в имеющихся устройствах. одна из обстоятельств в том, что кубиты, основанные на сверхпроводящих электронных генераторах, такие же как те, которые употребляются в квантовых чипах в лаборатории Уоллраффа (также в IBM и Гугл), должны быть охлаждены до температур, близких к абсолютному нулю — это около -273,15°C.

«Это вправду принципиальная веха для нас, так как сейчас мы можем показать, что квантовые локальные сети в принципе вероятны. В наиблежайшие 10–20 лет квантовые компы, возможно, будут все больше полагаться на их».

Андреас Уоллараф, доктор лаборатории квантовых устройств в ETH Zurich.

Задачка исследователей состояла в том, чтоб соединить две из этих сверхпроводящих квантовых микросхем таковым образом, чтоб иметь возможность обмениваться состояниями суперпозиции меж ними с малой декогерентностью. Это происходит при помощи микроволновых фотонов, которые испускаются одним сверхпроводящим генератором и принимаются остальным. Они летят через волновод, представляющий из себя железную полость шириной в несколько см, которая также обязана быть очень охлаждена, чтоб не влиять на квантовые состояния фотонов.

Любая из квантовых микросхем охлаждается в течение нескольких дней в криостате (это очень мощнейший холодильник) с внедрением сжатого, также водянистого гелия, до нескольких сотых градуса выше абсолютного нуля. Для этого пятиметровый волновод, который делает квантовую связь, был оснащен оболочкой, состоящей из нескольких слоев медного листа. Любой из этих листов действует в качестве теплозащитного экрана для различных температурных ступеней криостата: -223°C, -269°C, -272°C и, в конце концов, -273,1°C. В целом одни лишь эти теплозащитные экраны весят около четверти тонны.

Квантовое звено ETH в лаборатории Андреаса Вальраффа. Трубка в центре содержит очень охлажденный волновод, который соединяет две квантовые микросхемы в их криостатах при помощи микроволновых фотонов.

Физики из ETH не только лишь проявили, что квантовая связь обязана быть довольно охлаждена, но также и то, что она может практически употребляться для надежной передачи квантовой инфы меж 2-мя квантовыми чипами. Чтоб показать это, они сделали запутанное состояние меж 2-мя чипами через квантовую связь. Такие запутанные состояния, в каких измерение 1-го кубита одномоментно влияет на итог измерения на другом кубите, также можно употреблять для испытаний в базисных квантовых исследовательских работах. В этих «тестах Белла» кубиты должны быть довольно далековато друг от друга, чтоб можно было исключить всякую передачу инфы со скоростью света.

Пока Уоллрафф и его сотрудники проводят опыты с новейшей связью, они уже начали работать над еще наиболее длинноватыми квантовыми способами. Уже годом ранее им удалось довольно охладить десятиметровое звено, но без каких-то квантовых тестов с ним. на данный момент они работают над 30-метровой квантовой связью, для которой была специально подготовлена комната в ETH.

Источник