Квантовый «телеграф»: Ученые зафиксировали передачу состояний между удаленными кубитами
Делфтские физики совершили прорыв в квантовой коммутации: им удалось заставить спины двух электронов обмениваться информацией на расстоянии 250 микрометров. Это в сотни раз превышает типичные «дальности связи» в квантовых системах и напрямую решает главную проблему на пути к созданию масштабируемых квантовых компьютеров — проблему соединения кубитов без потери квантового состояния.
«Мост» через микромир: как электроны общаются на расстоянии
В основе эксперимента лежит сверхпроводящий резонатор — устройство, которое выступает в роли квантового «ретранслятора». Исследователи разместили два электронных спина (квантовых «магнитика») по разные стороны этого резонатора. Вместо прямого контакта спины обменивались энергией через виртуальные фотоны в резонаторе.
Ученые привели один спин в возбужденное состояние, оставив второй в покое. Через сверхпроводящий мостик начались осцилляции: энергия перетекала от одного спина к другому и обратно, словно маятники, связанные пружиной. Этот эффект, названный iSWAP-осцилляциями, был зафиксирован во времени и стал прямым доказательством успешной «дальней связи».
Почему это меняет правила игры
Ключевое достижение не просто в увеличении дистанции. Ранее кубиты можно было соединять только вплотную, что делало физически невозможным построение сложных квантовых схем. Теперь же появляется архитектура, где кубиты могут быть разнесены по чипу, как процессорные ядра в классическом компьютере, и обмениваться данными без декогеренции — потери квантовой информации.
Эксперимент продемонстрировал квантовый обмен с высокой точностью, что подтверждается математическими моделями. Следующий логический шаг — замена виртуальных фотонов на реальные, что позволит передавать квантовую информацию на еще большие расстояния и создавать распределенные квантовые сети.
Год назад масштабирование квантовых процессоров упиралось в физический предел плотности компоновки кубитов. Теперь, благодаря технологии сверхпроводящих резонаторов, этот барьер преодолен. Если текущие результаты будут воспроизведены и улучшены, мы стоим на пороге появления первых действительно сложных квантовых компьютеров, способных решать задачи, неподвластные классическим суперкомпьютерам.
