La nueva investigación financiada por el Ejército podría ayudar a sentar las bases para futuras redes de comunicación cuántica y computadoras cuánticas a gran escala.
Los investigadores enviaron estados de qubit entrelazados a través de un cable de comunicación que conecta un nodo de red cuántica con un segundo nodo.
Los científicos de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker de la Universidad de Chicago, financiada y administrada por el Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., Conocido como DEVCOM, el Centro de Información Cuántica Distribuida del Laboratorio de Investigación del Ejército, también amplificaron un estado entrelazado a través del mismo cable primeroutilizando el cable para enredar dos qubits en cada uno de los dos nodos, luego entrelazando estos qubits con otros qubits en los nodos. La revista revisada por pares publicó la investigación en su edición del 24 de febrero de 2021.
"Los resultados de distribución de entrelazamiento que logró el equipo reunieron años de su investigación relacionada con enfoques para transferir estados cuánticos y relacionados con procedimientos de fabricación avanzados para realizar los experimentos", dijo la Dra. Sara Gamble, gerente de programa en la Oficina de Investigación del Ejército, unaelemento del laboratorio de investigación corporativa del Ejército y co-gerente del CDQI, que financió el trabajo. "Este es un logro emocionante y que allana el camino para experimentos cada vez más complejos con nodos cuánticos adicionales que necesitaremos para los grandesescalar redes cuánticas y computadoras de máximo interés para el Ejército ".
Los qubits, o bits cuánticos, son las unidades básicas de la información cuántica. Al explotar sus propiedades cuánticas, como la superposición, y su capacidad para entrelazarse, los científicos e ingenieros están creando computadoras cuánticas de próxima generación que podrán resolver problemas previamente insolubles.problemas.
El equipo de investigación utiliza qubits superconductores, pequeños circuitos criogénicos que pueden manipularse eléctricamente.
"Desarrollar métodos que nos permitan transferir estados entrelazados será esencial para escalar la computación cuántica", dijo el profesor Andrew Cleland, profesor senior de Innovación y Empresa en Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago, John A. MacLean, quien dirigió la investigación.
El entrelazamiento es una correlación que se puede crear entre entidades cuánticas como los qubits. Cuando dos qubits se entrelazan y se realiza una medición en uno, afectará el resultado de una medición realizada en el otro, incluso si ese segundo qubit es físicamentelejos.
El entrelazamiento es una correlación que se puede crear entre entidades cuánticas como los qubits. Cuando dos qubits se entrelazan y se realiza una medición en uno, afectará el resultado de una medición realizada en el otro, incluso si ese segundo qubit es físicamentelejos.
Para enviar los estados entrelazados a través del cable de comunicación, un cable superconductor de un metro de largo, los investigadores crearon una configuración experimental con tres qubits superconductores en cada uno de los dos nodos. Conectaron un qubit en cada nodo alcable y luego envió estados cuánticos, en forma de fotones de microondas, a través del cable con una pérdida mínima de información. La naturaleza frágil de los estados cuánticos hace que este proceso sea bastante desafiante.
Los investigadores desarrollaron un sistema en el que todo el proceso de transferencia, de nodo a cable a nodo, toma solo unas pocas decenas de nanosegundos un nanosegundo es una mil millonésima de segundo. Eso les permitió enviar estados cuánticos entrelazados con muypoca pérdida de información.
El sistema también les permitió amplificar el entrelazamiento de los qubits. Los investigadores utilizaron un qubit en cada nodo y los entrelazaron, esencialmente enviando un medio fotón a través del cable. Luego extendieron este entrelazamiento a los otros qubits en cada nodo.Cuando terminaron, los seis qubits en dos nodos estaban entrelazados en un solo estado entrelazado globalmente.
"Queremos demostrar que los qubits superconductores tienen un papel viable en el futuro", dijo Cleland.
Una red de comunicación cuántica podría aprovechar este avance. El grupo planea extender su sistema a tres nodos para construir un entrelazamiento de tres vías.
Los investigadores desarrollaron un sistema en el que todo el proceso de transferencia, de nodo a cable a nodo, toma solo unas pocas decenas de nanosegundos un nanosegundo es una mil millonésima de segundo.
"El equipo pudo identificar un factor limitante principal en este experimento actual relacionado con la pérdida en algunos de los componentes", dijo el Dr. Fredrik Fatemi, jefe de la rama de ciencias cuánticas, DEVCOM ARL y coadministrador de CDQI ".Tienen un camino claro hacia adelante para experimentos cada vez más complejos que nos permitirán explorar nuevos regímenes en el entrelazamiento distribuido ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :