L'intrication quantique sans transport: les qubits qui fuient offrent une route autour des canaux bruyants

Les chercheurs ont découvert une nouvelle méthode pour créer l'intrication quantique sans nécessiter le mouvement physique des systèmes quantiques, offrant potentiellement une solution à l'un des plus grands défis de l'informatique quantique, l'interférence environnementale pendant le transport. Cette percée implique l'utilisation de qubits "fuyants", qui permettent à l'intrication de se former naturellement dans un système plutôt que d'être perturbée pendant la transmission.

Dans leur expérience, deux qubits supraconducteurs ont été connectés à un guide d'ondes unidirectionnel, leur permettant d'interagir avec des champs électromagnétiques. En appliquant des forces motrices externes, l'équipe a induit une condition d'état d'équilibre dans laquelle les qubits se sont enchevêtrés.

Le concept s'appuie sur des prédictions théoriques antérieures qui suggéraient que l'intrication pourrait survenir naturellement par dissipation. Cependant, les modèles précédents nécessitaient des environnements hautement contrôlés qui étaient difficiles à reproduire dans des conditions réelles. Pour surmonter ce défi, les chercheurs ont développé une technique appelée compression synthétique, qui permet la manipulation des états quantiques en laboratoire. Cette innovation leur a permis d'observer le phénomène prédit et de confirmer que l'intrication peut en effet se produire sans la nécessité d'un transport actif.

Wolfgang Pfaff, professeur de physique à l'université de l'Illinois à Urbana-Champaign et chercheur en chef du côté de l'Illinois du projet, a souligné l'importance d'éviter complètement la phase de transport. " Dans le passé, la génération d'intrication a consisté à effectuer une série d'opérations sur différentes parties d'un système, puis à les éloigner les unes des autres, a- t- il dit. " Comme vous pouvez l'imaginer, c'est au stade du transport que les choses tournent mal et que le bruit de l'environnement gâche les propriétés soigneusement préparées.

Aashish Clerk, professeur d'ingénierie moléculaire à l'Université de Chicago et chef de la partie de Chicago de la collaboration, a décrit le mécanisme comme similaire à un réfrigérateur qui maintient l'enchevêtrement au lieu de la température. "C'est presque comme avoir un" réfrigérateur "qui pompe les influences extérieures pour maintenir l'enchevêtrement au lieu de pomper la chaleur pour maintenir le froid", a-t-il noté.

Pour que les ordinateurs et les réseaux quantiques fonctionnent efficacement, il est essentiel de maintenir l'intrication entre les composants distants. Les techniques actuelles consistent à préparer les particules enchevêtrées dans un endroit avant de les transmettre ailleurs, mais ce processus expose les particules à la décohérence, à la perte de cohérence quantique due aux interactions avec l'environnement. Les chercheurs soutiennent que leur méthode offre une alternative plus robuste. Au lieu de s'appuyer sur des mécanismes de transport fragiles, ils proposent que l'intrication puisse être maintenue directement dans le système. Cette approche pourrait réduire considérablement le risque de décohérence et améliorer la fiabilité des dispositifs quantiques.

Les résultats ont été publiés dans la revue Physical Review X, marquant une étape clé dans le domaine de la science de l'information quantique. L'étude ouvre de nouvelles possibilités pour le réseautage quantique et le calcul quantique distribué. En éliminant la nécessité de transporter des états quantiques délicats, la technique pourrait permettre des systèmes quantiques plus évolutifs et tolérants aux pannes. Les chercheurs prévoient d'explorer davantage les applications pratiques de cette méthode, y compris son intégration dans les plates-formes matérielles quantiques existantes. Les résultats suggèrent que les futures technologies quantiques pourraient bénéficier de l'exploitation de la dissipation non pas comme un obstacle, mais comme une ressource pour maintenir et générer l'intrication.