Переплутування твердотільних кубітів на відстані три метри

Квантова заплутаність між просторово розділеними об’єктами – одне з найбільш дивних явищ у фізиці. Результати незалежних вимірювань переплутаних станів частинок характеризуються специфічними кореляціями, які не піддаються поясненню в рамках класичних уявлень. Крім фундаментальної значущості, заплутаність є унікальним ресурсом для квантової інформатики та квантової зв’язку. Переплутані квантові біти (кубіти) можна використовувати для передачі конфіденційної інформації та для здійснення квантових логічних операцій.

Особлива увага зараз приділяється вивченню можливості переплутування далеко віддалених один від одного кубітів, що дозволить організувати розподілені квантові обчислення і конструювати великі квантові мережі (квантовий інтернет?). Фізичними носіями кубітів, в принципі, можуть бути самі різні об’єкти (навіть фотони), але з точки зору зручності ініціалізації, контролю і вимірювання перевага віддається твердотілим кубитам, таким як дефекти азот-вакансія в алмазі (NV-центри). Кожен NV-центр має електронний спін S=1, а базисні стану кубіта ï↑ñ і ï↓ñ відповідають різним спіновою підрівнях (наприклад, mS=0 і mS=-1).

Схема експерименту з роботи [1].

В роботі [1] (Нідерланди, Великобританія, Канада) повідомляється про успішне перепутывании двох таких спінових кубітів на відстані 3 метри. Мова, звичайно, не йде про величезний алмаз величиною з кімнату. NV-центри розташовувалися в двох невеликих, ретельно очищених від домішок алмазних зразках, а зв’язок між ними здійснювалася оптичним методом (див. рис.). Кожен кубіт перепутывался з фотоном, і подальше спільне вимірювання двухфотонного стану призводило до формування заплутаної спінового стану пари NV-центрів. Наявність у цього стану перехресних локальних квантових кореляцій підтверджено шляхом однокубитных вимірювань в різних базисах. Якщо вийде “перенести” такий стан з електронних спінів на ядерні, то час його життя зросте від кількох мілісекунд до десятків секунд.

1. H. Bernien et al., Nature 497, 86 (2013).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *