Confirmarea experimentală a teoriei inseparabilității cuantice deschide noi perspective pentru rețelele și calculatoarele cuantice

Pe scurt:

• O echipă internațională a confirmat experimental inseparabilitatea cuantică, fenomen esențial pentru calculatoarele și rețelele cuantice viitoare.
• Metoda folosește microunde de energie redusă pentru sincronizarea autonomă și stabilă a qubiților, depășind fragilitatea tehnicilor tradiționale.
• Tehnologia permite conectarea sistemelor cuantice la frecvențe diferite și sincronizarea mai multor perechi de qubiți simultan, deschizând noi aplicații.
• Prototipul actual folosește 10% din potențial, iar provocarea principală rămâne măsurarea qubiților fără a distruge superpoziția cuantică.

Confirmarea inseparabilității cuantice deschide noi perspective pentru calculatoare și rețele cuantice

Inseparabilitatea cuantică, un fenomen fundamental al mecanicii cuantice, a fost confirmată experimental, oferind noi direcții pentru dezvoltarea calculatoarelor cuantice și a rețelelor cuantice. Albert Einstein a descris acest fenomen drept „o acțiune fantomatică la distanță”, evidențiind legătura instantanee dintre particule, care pare să sfideze limitele vitezei luminii.

Un exemplu simplificat implică două monede cuantice inseparabile: dacă una este aruncată pe Pământ și cealaltă pe Marte, măsurarea stării primei determină instantaneu starea celei de-a doua. Acest fenomen nu transmite informație mai rapid decât lumina, ci reflectă o corelație ce scapă explicațiilor fizicii clasice, fiind esențial pentru funcționarea calculatoarelor cuantice.

Metoda experimentală pentru inseparabilitate cuantică

Cercetători de la Institutul pentru Știință și Tehnologie din Austria și Universitatea Tehnică din München au confirmat experimental o teorie formulată acum două decenii. Ei au creat inseparabilitate între doi qubiți folosind o „baie cuantică” de fotoni. Qubiții, unitățile de bază ale calculatoarelor cuantice, pot exista simultan în stările 0 și 1 datorită superpoziției cuantice.

Noua tehnică folosește microunde de energie redusă pentru a sincroniza qubiții autonom, fără control continuu, spre deosebire de metodele tradiționale, care sunt fragile și necesită intervenție permanentă. Starea de inseparabilitate obținută este stabilă și poate fi utilizată pe termen lung, iar metoda poate funcționa la distanțe mai mari decât cele testate în laborator.

De asemenea, această abordare permite sincronizarea simultană a mai multor perechi de qubiți și poate conecta sisteme cuantice ce operează la frecvențe diferite, cum ar fi microundele și lumina vizibilă, deschizând astfel noi perspective pentru rețele cuantice hibride.

Impactul asupra calculatoarelor și rețelelor cuantice

Echipa a demonstrat că poate verifica sincronizarea qubiților cu impulsuri de microunde extrem de scurte, de câteva miliardimi de secundă. Totuși, măsurarea qubiților rămâne o provocare, deoarece distruge superpoziția cuantică, fenomen numit decoerență, o barieră majoră în dezvoltarea calculatoarelor cuantice.

Deși tehnologia este încă la început, aplicațiile potențiale includ accelerarea descoperirii de medicamente, optimizarea rețelelor de transport și rezolvarea unor probleme complexe inaccesibile sistemelor clasice. Prototipul actual utilizează aproximativ 10% din potențialul metodei, dar oferă o bază solidă pentru sisteme cuantice mai performante.

Studiul a fost publicat în revista Nature Physics.

Sursa originală a acestui articol este https://www.descopera.ro/stiinta/21113334-o-teorie-majora-a-inseparabilitatii-cuantice-a-fost-confirmata-experimental (link)