Репортаж от Wedoany，Исследователи из Центра квантовых исследований Дьюка (Duke Quantum Center) и компании IonQ продемонстрировали распределенное создание состояния Гринбергера-Хорна-Цайлингера (GHZ-состояния) с использованием отдельных ионов в трех узлах квантовой сети. Экспериментальная установка включает три пространственно разделенных аппаратных модуля, расположенных на расстоянии около 2 метров друг от друга и соединенных 3-метровыми одномодовыми оптическими волокнами с централизованным генератором GHZ-состояний в свободном пространстве. Эта сеть реализует удаленное трехчастное запутывание без использования локальных двухкубитных вентилей или протоколов пост-отбора, достигая атомной точности состояния от 0,841(17) до 0,881(17) при скорости генерации запутывания 0,095(5) с−1.
Каждый аппаратный узел изолирует один кубит на ионе 138Ba+ (барий), удерживаемом в четырехстержневой ловушке Пауля (Paul trap). Статическое магнитное поле 4,2446(2) Г снимает вырождение основного состояния, определяя зеемановские кубитные уровни ∣↓⟩ и ∣↑⟩ с частотой расщепления ω0=2π×11,8964(5) МГц. Лазерный импульс длительностью 3 пикосекунды одновременно возбуждает ионы, инициируя последовательность спонтанного излучения на длине волны 493 нм, что создает запутанное ион-фотонное состояние со средней точностью 0,983(1). Излученные одиночные фотоны передаются по оптоволоконной сети к централизованному генератору, где массив волновых пластин выравнивает их поляризацию в общий горизонтальный/вертикальный базис, после чего происходит попарная интерференция на поляризационных светоделителях. Тройные совпадения, зарегистрированные шестью лавинными фотодиодами, стирают информацию о «пути» фотона, объявляя о создании запутанного состояния в целевых атомных запоминающих устройствах.
Анализ ограничений работы системы показывает, что основными источниками неточности состояния являются поляризационное смешивание (0,037) и пространственное рассогласование мод (<0,03). Декогеренция движения, вызванная отдачей фотона в 50-наносекундном окне объявления, вносит дополнительную неточность в 0,03, в то время как конфигурация подготовки и измерения состояния (SPAM) вносит уровень ошибки 0,015. Чистая сквозная эффективность сбора одиночных фотонов (pi) для трех узлов варьируется от 0,0074 до 0,0145. Эти ограничения эффективности обусловлены дрейфом связи в оптоволокне и накоплением нагрева от отдачи в повторяющихся 1-микросекундных циклах запутывания, что в настоящее время требует периодических перерывов для доплеровского охлаждения.
Эта трехузловая сеть использовалась для детерминированной проверки квантовой нелокальности путем измерения параметра Мермина 3,203(45), что нарушает классическую границу локальных скрытых переменных ≤2 на 27 стандартных отклонений. Состояние кубитов анализировалось путем переноса населенности уровня ∣↓⟩ на целевой уровень 2D5/2 с помощью π-импульса лазера на 1762 нм с последующей флуоресцентной визуализацией при комбинированном освещении на 493 нм и 650 нм. Благодаря высокой эффективности считывания состояния удерживаемых ионов (>99,7%), эксперимент закрывает лазейку обнаружения. Это представляет собой проверку нарушения неравенства Мермина в многоузловой сети с использованием удаленных, независимо адресуемых атомных запоминающих устройств (а не чистых фотонов или ансамблевых сред).
Реализация полностью распределенного трехчастного запутывания намечает инженерный путь к модульным квантовым вычислительным системам. Данная модель инфраструктуры не пытается расширить вычислительную мощность в рамках единой цельной вакуумной камеры, а вместо этого соединяет различные локализованные квантовые вычислительные узлы через фотонные взаимосвязи для распределения вычислительной нагрузки. Готовность к событию этих распределенных состояний создает базовую основу для многосторонних криптографических протоколов, безопасного квантового разделения секрета и распределенных сетей квантового зондирования с использованием взаимосвязанных атомных узлов.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
