Учёные связали три удалённых атомных кубита в квантовой сети

Исследователи из Университета Дьюка и компании IonQ создали полностью распределённую трёхузловую квантовую сеть на основе отдельных атомных (иониных) кубитов и получили трёхстороннее запутанное состояние GHZ между тремя удалёнными узлами, соединёнными фотонными каналами.

В эксперименте каждый узел представлял собой отдельный ионный кубит с независимым управлением и считыванием. Узлы связывали оптические каналы, по которым передавались фотоны, передающие квантовую информацию и обеспечивающие формирование общей запутанности между удалёнными памятью‑кубитами. В ходе серии измерений достигнута достоверность запутанного состояния на уровне 84–88% и закрыта лазейка детектирования для полностью распределённого многокомпонентного состояния.

Дополнительно проведена проверка неравенства Мермина; полученные данные продемонстрировали его нарушение, что подтверждает присутствие многопартитной квантовой корреляции в системе. Состояние GHZ описывает случай, когда результаты измерений на разных кубитах оказываются коррелированы независимо от расстояния между ними.

Ранее команда IonQ показывала запутанность между двумя удалёнными ионными узлами; текущая архитектура расширена до трёх узлов при сохранении высокой точности квантовых операций. Разделение памяти по отдельным атомным кубитам даёт возможность локального управления, выполнения операций и чтения результатов, при этом узлы объединяются через фотонные соединения.

Основные технические трудности связаны с контролем ошибок при увеличении числа узлов и со стабильностью фотонных каналов на больших расстояниях. Дальнейшие эксперименты будут направлены на повышение надёжности передачи квантовой информации между узлами и на увеличение числа одновременно связанных кубитов.