Kvanttilomittuminen voi nyt pysyä vakaana ilman jatkuvaa tahdistamista

ISTA: lomittuneista mikroaalloista muodostettu kvanttiallas

Johannes Finkin johtama ISTA:n ryhmä käytti toisenlaista lähestymistapaa. Josephsonin parametrinen muunnin tuotti kaksi moodia sisältävän puristetun mikroaaltovarannon. Kyseessä on jatkuvien mikroaaltokenttien lomittunut, niin sanottu Gaussinen tila .

Kaksi eri paikassa sijaitsevaa suprajohtavaa transmon-kubittia kytkettiin tähän yhteiseen kvanttialtaaseen. Kubitit eivät tarvinneet erillistä aktiivista ohjausta, vaan ne rentoutuivat vuorovaikutuksen seurauksena vakaaseen, diskreettiseen lomittuneeseen tilaan .

Tulokset julkaistiin 13. heinäkuuta 2026 Physical Review X -lehdessä otsikolla Distributing stationary qubit entanglement through a non-local squeezed reservoir .

Suurin ero on siis tämä: UIUC käyttää suunnattua dissipaatiota aaltojohdossa, kun taas ISTA siirtää lomittumista suoraan lomittuneesta mikroaaltoreservistä kubitteihin.

Yli 20 vuotta vanha ennustus sai kokeellisen vahvistuksen

ISTA:n koe vahvisti teoreettisen ennusteen, joka esitettiin yli 20 vuotta sitten. Sen mukaan kaksi kubittia voidaan ajaa vakaaseen lomittuneeseen tilaan pelkästään kytkemällä ne yhteiseen korreloituneen eli puristetun valon lähteeseen. Erillisiä ohjausjaksoja tai mittauksiin perustuvaa palautetta ei teoriassa tarvita .

Aiemmin ilmiö oli tunnettu lähinnä ihanteellisissa teoreettisissa malleissa. ISTA:n tutkijoiden mukaan heidän työnsä on ensimmäinen kokeellinen toteutus tästä ideasta .

Toistaiseksi vain noin kymmenesosa siirtyi kubiteille

Menetelmä ei ole vielä tehokas. ISTA:n ryhmä kertoo, että kokeessa kubiteille siirtyi noin 10 prosenttia kvanttialtaan käytettävissä olleesta lomittumisesta .

Kyseessä onkin ennen kaikkea toimivuuden osoittava prototyyppi. Aktiiviseen ohjaukseen perustuvat menetelmät ovat tällä hetkellä tehokkaampia, mutta uuden ratkaisun etuna on sen autonomisuus: järjestelmää ei tarvitse jatkuvasti käynnistää uudelleen tarkasti ajoitettujen pulssien ja mittausten avulla .

Miksi tulos on tärkeä?

Modulaariset kvanttitietokoneet

Tulevaisuuden kvanttitietokone ei välttämättä ole yksi valtava siru. Sen sijaan laskenta voidaan jakaa useisiin moduuleihin, jotka yhdistetään toisiinsa kvanttiyhteyksillä. UIUC:n ja ISTA:n menetelmät tarjoavat yhden tavan jakaa lomittumista erillisten moduulien välillä ilman jatkuvaa ajoitusten ja mittausten hallintaa .

Useiden kubittien synkronointi

ISTA:n mukaan heidän lähestymistapansa on suhteellisen yksinkertainen ja sitä voitaisiin laajentaa useiden etäällä sijaitsevien kubittien synkronointiin . Koska lomittunut kvanttiallas on jatkuvasti käytettävissä, yhteys voidaan muodostaa tarvittaessa eikä vain silloin, kun satunnainen mittaustulos osuu kohdalleen.

Jatkuvasti ylläpidetty kvanttiresurssi

Kun lomittunutta tilaa vakautetaan jatkuvasti, se voi säilyä käyttökelpoisena pidempään kuin kubittien luonnollinen koherenssiaika. Tämä voisi helpottaa kvanttilaskennan virheenkorjausta ja muiden laskentavaiheiden toteuttamista, vaikka käytännön hyöty riippuu vielä saavutettavasta tehokkuudesta .

Kohti kvanttiverkkoja

Molemmat ratkaisut perustuvat suprajohtaviin kubitteihin ja mikroaaltofotonien käsittelyyn, joten ne sopivat yhteen nykyisten kvanttilaskennan laitteistojen kanssa. Pidemmällä aikavälillä vastaavat moduulit voitaisiin mahdollisesti yhdistää valokuitujen kautta optisten fotonirajapintojen avulla .

Vain 10 prosentin siirtotehokkuus ei vielä tee ISTA:n ratkaisusta käytännön kvanttiverkkojen rakennuspalikkaa. Tulosten merkitys on kuitenkin periaatteellinen: lomittumista voidaan ylläpitää jatkuvasti ympäristöä hyödyntämällä sen sijaan, että sitä yritettäisiin hallita jokaisella hetkellä ulkoisilla komennoilla. Jos tehokkuutta saadaan parannettua, ajatus voi tarjota uuden perustan hajautetulle kvanttilaskennalle.