Фізики вперше розробили методику прямого вимірювання складних W-станів квантової заплутаності, подолавши бар'єр, що існував понад чверть століття.
Квантова заплутаність залишається одним із найбільш вражаючих і контрінтуїтивних явищ сучасної фізики. Коли фундаментальні елементарні частинки утворюють заплутану систему, вони втрачають індивідуальну ідентичність і перебувають у стані суперпозиції до моменту безпосереднього вимірювання. Це дивовижне явище не залежить від просторової відстані, проте воно не дозволяє передавати класичну інформацію швидше за швидкість світла. Водночас саме багаточастинкова заплутаність є фундаментом для розвитку майбутніх квантових обчислень і безпечних систем зв’язку.
Читайте також:
Гелій-3. Науковці запропонували кубіт, який теоретично може бути у 100 разів стійкішим до помилок, ніж аналоги Група фізиків з Університету Кіото та Університету Хіросіми зробила значний крок у цьому напрямку. У своїй праці, опублікованій у журналі Science Advances, дослідники вперше продемонстрували експериментальне вимірювання так званих W-станів для трьох фотонів.
Раніше вченим вдавалося працювати лише з простішими станами Грінбергера-Горна-Цайлінгера (GHZ). На відміну від них, W-стани вирізняються унікальною стійкістю: у разі втрати однієї із заплутаних частинок решта об'єктів зберігають свій цінний зв'язок.
Для проведення складного експерименту вченим довелося подолати класичні перешкоди квантової томографії, яка потребує величезної кількості ідентичних систем і незліченних етапів через руйнування квантового стану під час спостереження. Фізики використали інноваційний оптичний пристрій на основі дискретного перетворення Фур'є, що виконував функцію високоточного інтерферометра.
Надіслані крізь нього фотони взаємодіяли завдяки інтерференції хвиль, що дозволило зафіксувати циклічну симетрію зсуву системи без її поетапного руйнування.
Отримані результати продемонстрували середню точність розпізнавання на рівні приблизно 87 відсотків, що впевнено перевищило теоретичний поріг і підтвердило життєздатність обраної методики. Попри незначні похибки, зумовлені недосконалістю процесу створення фотонів, ця технологія відкриває величезні перспективи. У подальшому команда планує інтегрувати фотонні квантові схеми безпосередньо в мікрочипи, що наблизить створення новітніх криптографічних засобів і прискорить розробку життєво важливих медичних препаратів.
Читайте також:
Квантовий міст за кімнатної температури. Фізики поєднали рух наночастинок, що левітують, зі світлом
