Zacznijmy jednak od początku. Zespół stojący za ostatnimi doniesieniami wykazał, że splątanie kwantowe pomiędzy odległymi układami można wytworzyć w sposób całkowicie autonomiczny, bez konieczności ciągłego sterowania, wykonywania serii pomiarów czy stosowania skomplikowanych mechanizmów sprzężenia zwrotnego. To pierwsza praktyczna demonstracja koncepcji zaproponowanej przed laty.
Czytaj też: 99,99 procent perfekcji dla kwantowej niezależności. USA zaczęły masowo produkować najczystszy krzem świata
Splątanie kwantowe w głowach uczonych od dawna stanowi fundament przyszłych technologii kwantowych. Polega ono na powiązaniu dwóch lub większej liczby cząstek w taki sposób, że ich właściwości pozostają ze sobą skorelowane niezależnie od odległości, jaka je dzieli. Zjawisko to stanowi podstawę działania komputerów kwantowych, komunikacji kwantowej czy powstającego obecnie internetu kwantowego.
Dotychczas stworzenie stabilnego splątania pomiędzy oddzielnymi elementami układu wymagało bardzo precyzyjnej kontroli. Badacze musieli nieustannie monitorować stan systemu i reagować na pojawiające się zakłócenia, ponieważ nawet niewielki kontakt z otoczeniem prowadzi do dekoherencji, czyli utraty delikatnych właściwości kwantowych. W praktyce stanowi to jedną z największych przeszkód w budowie dużych komputerów kwantowych.
Nowe badanie pokazuje, iż środowisko nie zawsze musi być wrogiem układów kwantowych. Naukowcy wykorzystali specjalnie przygotowaną kąpiel kwantową, czyli otoczenie złożone ze skorelowanych fotonów, które zamiast niszczyć stan kwantowy, samo doprowadziło do powstania trwałego splątania pomiędzy odległymi kubitami. Cały proces zachodził samoczynnie, bez aktywnego sterowania w trakcie eksperymentu.
To właśnie o takiej możliwości wspominały teorie sprzed około dwudziestu lat. Autorzy tej koncepcji sugerowali, jakoby odpowiednio zaprojektowane oddziaływanie z otoczeniem mogło zostać wykorzystane nie do eliminowania efektów kwantowych, lecz do ich wzmacniania. Przez lata brakowało jednak technologii pozwalającej zweryfikować ten pomysł w praktyce.
Czytaj też: Nowa wersja zagadki Einsteina zaskoczyła fizyków. Ujawniła nieoczekiwane prawa rządzące materią
Potwierdzenie teorii ma duże znaczenie dla rozwoju komputerów kwantowych nowej generacji. Coraz więcej zespołów pracuje nad architekturami modułowymi, w których wiele mniejszych procesorów kwantowych współpracuje ze sobą jak elementy jednego większego systemu. Aby takie rozwiązanie mogło działać, konieczne jest niezawodne tworzenie splątania pomiędzy oddzielnymi modułami. Im prostszy i bardziej autonomiczny będzie ten proces, tym łatwiejsze stanie się skalowanie całych urządzeń. I nawet jeśli powyższy eksperyment nie oznacza jeszcze przełomu prowadzącego do natychmiastowego powstania uniwersalnych komputerów kwantowych, to i tak jest ważnym dowodem.
Źródło: Physical Review X
