Ученые «запутали» два атома с помощью микроволн

Физикам из Национального института стандартов и технологий (США) впервые удалось связать квантовые свойства двух разделенных ионов (электрически заряженных атомов) с помощью микроволн, а не лазерных лучей, которые обычно используются в таких случаях. Таким образом, было показано, что существует возможность заменить экзотическую лазерную установку размером с комнату более миниатюрной микроволновой технологией, подобной той, что используется в смартфонах. Микроволны, применяемые в области беспроводных коммуникаций, использовались и в более ранних экспериментах по управлению отдельными ионами. Но группа ученых из Национального института стандартов и технологий стала первой, кто расположил микроволновые источники довольно близко к ионам – всего в 30 микрометрах – и создал условия для возникновения запутывания, квантового феномена, который ученые надеются использовать для передачи информации и исправления ошибок в квантовых компьютерах.

Статья об этом исследовании намечена к публикации в номере журнала Nature от 11 августа. В ходе экспериментов использовалась ионная ловушка с источниками микроволн, а также небольшая (в десять раз меньше, чем предыдущие аналоги) установка из лазеров, зеркал и линз. И хотя для охлаждения ионов и наблюдения экспериментальных результатов все-таки необходимы ультрафиолетовые лазеры, ученые уверены, что со временем их можно будет уменьшить с габаритов, эквивалентных тем, что имеет кран манипулятор, до размеров обычного DVD-плеера. По сравнению со сложными и дорогими лазерными источниками, микроволновые компоненты проще расширять и обновлять. Это позволяет создавать системы из тысяч ионов, пригодные для использования для практических квантовых вычислений и симуляций. Ионы являются основными кандидатами для использования в качестве квантовых битов (кубитов), хранящих информацию в квантовом компьютере. По сравнению с другими претендентами на эту роль, например, с так называемыми «искусственными атомами», ионные кубиты имеют более обширную экспериментальную базу, их можно точнее контролировать с меньшей потерей информации.