Квантова заплутаність світла та звуку — вчені створили зв’язок, стійкий до зовнішнього шуму

Вчені створили квантову заплутаність найменших частинок світла та звукової хвилі. Стійкість утвореного зв’язку до зовнішнього шуму важлива для квантових комп’ютерів.

Фізики з Інституту Макса Планка винайшли спосіб заплутати частинки різних видів: одиницю світла (фотон) із квантовим еквівалентом звукової хвилі (фононом). Чанлонг Чжу, Клаудіу Генес та Біргіт Стіллер назвали цю систему оптико-акустичною заплутаністю.

Гібридна система унікально стійка до зовнішнього шуму, що є однією з найбільших проблем, з якими стикається квантова технологія. Новий зв’язок став значним кроком до більш надійних квантових комп’ютерів. Зазвичай квантовий стан, необхідний для обчислень, можна легко порушити — цей фактор обмежує розвиток квантових пристроїв.

Вчені працюють над вирішенням цієї проблеми, маючи кілька перспективних шляхів. Вища розмірність зменшує вплив негативного шуму, як і додавання більшої кількості частинок до заплутаної системи. Ймовірно, практичне рішення використовуватиме більше одного шляху, тому кожна додаткова технологія стає суттєвим внеском у розв’язання проблеми.

Оптико-акустичної заплутаності досить складно досягти, оскільки фотони та фонони рухаються з різними швидкостями та мають різні рівні енергії. Дослідники використали процес, званий розсіюванням Бріллюена, за допомогою якого світло розсіюється між атомами матеріалу хвилями звукових коливань, створюваних теплом.

У запропонованій вченими системі лазерне світло та акустичні хвилі передавалися на в вбудований у кристал твердотілий хвилевід, призначений для створення бріллюенівського розсіювання. Коли два кванти рухаються вздовж однієї фотонної структури, фонон рухається зі значно меншою швидкістю, що призводить до розсіювання, яке може заплутувати частинки, котрі мають кардинально різні рівні енергії.

Цікавість технології ще й в тому, що заплутаність досягається за вищих температур температурах, ніж дозволяють інші методи. Таким чином заплутаність виводиться з кріогенної зони та потенційно зменшує потребу у дорогому охолодженні. метод подальших досліджень та експериментів, але це багатонадійний результат, кажуть вчені. Дослідження опубліковане в Physical Review Letters.

Джерело: Science Alert