To forskerhold får fjerne qubits til at hænge sammen – uden præcise timingpulser

Samspillet mellem drivkraften og qubitsenes dissipative kobling til bølgelederen stabiliserer automatisk sammenfiltringen. Forskerne beskriver løsningen som et system baseret på en koherent kvanteabsorber og rapporterer stationær fjernsammenfiltring, der ikke afhænger af afstanden på samme måde som traditionelle koblinger .

Tidligere teoretisk arbejde fra gruppen, offentliggjort i Physical Review Research i 2024, undersøgte desuden, hvordan denne drevne-dissipative form for fjernsammenfiltring kan modstå tab i en chiral bølgeleder .

ISTA: Sammenfiltrede mikrobølgefotoner som kvantebad

ISTA-gruppen, ledet af Johannes Fink, valgte en anden strategi. Her skaber en Josephson-parametrisk konverter et reservoir med to-mode-squeezede mikrobølgefotoner. Det er en kontinuerlig, gaussisk kvantetilstand i de udsendte mikrobølgefelter, hvor fotonerne er indbyrdes korrelerede og sammenfiltrede .

To rumligt adskilte superledende transmon-qubits kobles til det samme reservoir. Gennem denne kobling falder qubitsene autonomt til ro i en stationær, diskret sammenfiltret tilstand . Resultaterne blev offentliggjort 13. juli 2026 i Physical Review X under titlen “Distributing stationary qubit entanglement through a non-local squeezed reservoir” .

Den centrale forskel er derfor:

• UIUC bruger retningsbestemt dissipation i en bølgeleder.
• ISTA bruger et ikke-lokalt, squeezed reservoir, som allerede indeholder sammenfiltring og kan overføre noget af den til qubitsene.

En teori fra begyndelsen af 2000’erne bekræftet

ISTA-forsøget bekræftede en teoretisk forudsigelse, der blev fremsat for mere end 20 år siden: To qubits, der kobles til en fælles kilde med korreleret eller squeezed lys, kan drives ind i en stationær sammenfiltret tilstand alene gennem deres samspil med reservoiret – uden aktiv kontrol eller målinger .

Teorien var tidligere undersøgt under idealiserede betingelser. Ifølge ISTA er dette den første eksperimentelle realisering af princippet .

Foreløbig overføres kun omkring 10 procent

Teknologien er dog stadig på forsøgsstadiet. ISTA-holdet oplyser, at metoden i øjeblikket overfører omkring 10 procent af den sammenfiltring, som kvantebadet har til rådighed, til qubitsene .

Det er mindre effektivt end flere metoder med aktiv styring. Til gengæld er fordelen, at systemet kan arbejde autonomt og hele tiden holde den ønskede tilstand ved lige. Netop den egenskab kan blive vigtig, hvis teknologien skal skaleres .

Hvad kan det betyde for kvantecomputere?

Resultaterne peger især på muligheder inden for modulære kvantecomputere – altså systemer, hvor flere mindre kvantemoduler forbindes i stedet for at samle alle qubits på én chip.

• Forbindelse af kvantemoduler: Begge metoder kan give fysisk adskilte moduler adgang til en vedvarende sammenfiltret forbindelse uden store mængder præcist timede kontrolpulser eller gentagne målinger . Det er en mulig byggesten til at udvide kvanteprocessorer ud over én chip.

• Koordinering af flere fjerne qubits: ISTA fremhæver, at metoden er forholdsvis enkel og i princippet kan skaleres til at synkronisere flere fjerne qubits . Fordi det sammenfiltrede reservoir hele tiden er tilgængeligt, behøver forbindelsen ikke afhænge af et sjældent, probabilistisk sammenfald .

• En mere robust ressource: Kontinuerlig stabilisering kan gøre den sammenfiltrede tilstand tilgængelig over længere tid som ressource for videre kvanteberegning eller fejlkorrektion .

• Mulig vej mod kvantenetværk: Begge tilgange er baseret på superledende qubits og mikrobølgefotoner, som passer til eksisterende kvantehardware. På længere sigt kan optiske fotonforbindelser muligvis bruges til at koble sådanne moduler over fiber .

Overførslen på 10 procent viser, at der stadig er et stykke vej til en praktisk højtydende løsning. Men selve idéen er markant: I stedet for konstant at få et kvantesystem til at gøre det rigtige på det rigtige tidspunkt kan omgivelserne designes, så systemet naturligt søger mod en sammenfiltret tilstand. Hvis effektiviteten forbedres, kan tilgangen blive en vigtig del af distribuerede kvantecomputere og fremtidige kvantenetværk.