От микро к макро: учёные Чикаго продемонстрировали квантовое запутывание массивных объектов в акустических резонаторах

12.02.2025 18:12:00 | iXBT.com

Учёные Чикагского университета достигли значительного прогресса в области квантовой физики, продемонстрировав высококачественное запутывание между двумя акустическими волновыми резонаторами. Это открытие представляет собой важный шаг в развитии квантовых технологий.

Исследовательская группа под руководством профессора Эндрю Клиланда из Школы молекулярной инженерии имени Прицкера Чикагского университета смогла продемонстрировать запутывание между двумя массивными объектами. В отличие от предыдущих экспериментов, где запутывание достигалось между отдельными частицами, такими как электроны или атомы, в данном случае учёные работали с «фононами» – квантовыми частицами звука, представляющими собой коллективное движение триллионов частиц.

Учёные из лаборатории Школы молекулярной инженерии имени Притцкера в Чикагском университете профессора Эндрю Клеланда продемонстрировали запутанность между двумя физически отдельными резонаторами. Фото: Cleland Lab

Устройство, созданное командой, состоит из двух резонаторов поверхностных акустических волн, каждый на отдельном чипе с собственной механической опорной структурой и подключённый к своему сверхпроводящему кубиту. Кубиты используются для генерации и обнаружения запутанных фононных состояний. С помощью этого устройства исследователи показали, что большие резонаторы могут быть квантово-запутанными как при физическом разделении, так и с высокой точностью.

Мин-Хан Чоу, соавтор исследования и бывший докторант Чикагского университета, подчеркнул, что эта платформа является масштабируемой и может рассматриваться как элементарная ячейка в большом квантовом процессоре. Хун Цяо, постдокторант в лаборатории Клиланда, отметил, что им удалось пойти на шаг дальше в подготовке более сложных запутанных состояний, потенциально даже с добавлением логического кодирования.

Следующей задачей для исследователей является увеличение времени жизни резонатора для повышения квантовой когерентности. Более длительное запутывание позволило бы осуществлять более мощную коммуникацию или распределённые квантовые вычисления, что является основными целями в построении квантовых сетей. В настоящее время время жизни механического резонатора составляет около 300 наносекунд, команда стремится увеличить его до более чем 100 микросекунд.

Профессор Клиланд отметил, что способность запутывать массивные объекты путём запутывания их коллективного движения расширяет границы квантовой механики. Это исследование приближает к пониманию того, как квантовые эффекты могут проявляться в макроскопических масштабах, что имеет важные последствия для развития квантовых технологий и понимания фундаментальных принципов физики.

Подробнее