Квантовая связь основана на возможности создания и распределения квантовых корреляций, или запутанности. В одном из перспективных подходов запутанность реализуется между непрерывными переменными, такими как амплитуда или фаза света.
За последние несколько десятилетий исследователи продемонстрировали ключевые элементы квантовой связи на основе непрерывных переменных с использованием оптического света. Теперь Балеих Абдо и его коллеги из IBM Quantum в Нью-Йорке распространили эти демонстрации на микроволновое излучение [1]. Эта работа может помочь учёным в достижении квантовой связи на большие расстояния, безопасной квантовой криптографии и масштабируемых квантовых вычислений.
Три основных элемента микроволновой квантовой связи
Исследователи сообщают о трёх основных элементах непрерывной микроволновой квантовой связи:
1. Устройство, которое может эффективно запутывать два микроволновых сигнала, передаваемых по отдельным линиям передачи. Это устройство основано на сверхпроводящей схеме, называемой неоднородным смесителем Джозефсона.
2. Аппарат, который использует два таких устройства для достижения квантовой телепортации, при которой квантовое состояние (в данном случае микроволнового сигнала) передаётся без его физической отправки.
3. Система, которая использует три таких устройства для реализации swapping запутанности — способа запутать квантовые объекты (в данном случае микроволновые сигналы), которые не взаимодействуют напрямую.
Результаты исследования
Абдо и его коллеги обнаружили, что их аппарат для телепортации может передавать квантовое состояние микроволнового сигнала с максимальной точностью 73%, что превышает предел в 50% для отправки состояния без запутанности. Они предполагают, что максимальную точность можно довести до 95%, если полностью устранить потери микроволнового сигнала в аппарате.
И устройство для запутывания, и система для swapping запутанности генерировали сильные квантовые корреляции с относительно высокой скоростью и также могут быть улучшены, считают исследователи.
— Райан Уилкинсон
Райан Уилкинсон — ответственный редактор журнала Physics Magazine в Дареме, Великобритания.