Fisikawan Oxford Buka Kunci Dua Bentuk Baru Kontrol Kuantum dengan Satu Ion Terjebak

Mengapa ini penting. Quadsqueezing menyediakan kenop yang lebih sensitif untuk metrologi kuantum karena korelasi orde tinggi dapat melampaui batas kuantum standar dengan margin yang lebih lebar. Ini juga membuka jalur menuju rekayasa status kuantum kompleks yang berfungsi sebagai blok bangunan untuk komputasi kuantum toleran-kesalahan dan sensor generasi berikutnya .

Kucing Schrödinger yang dibangun dari yang aneh, bukan yang sederhana

Terobosan kedua mendarat pada Juni 2026 di Physical Review X. Status superposisi kuantum—sering disebut status kucing Schrödinger—biasanya dirakit dari paket gelombang status koheren biasa, analog kuantum terdekat dengan orbit klasik. Namun, tim Oxford mengajukan pertanyaan berbeda: bagaimana jika setiap bagian dari superposisi itu sendiri secara intrinsik bersifat nonklasik?

Dengan menggunakan gerakan ion terjebak tunggal, para peneliti membangun superposisi di mana dua komponen yang tumpang tindih adalah status squeezed—konfigurasi kuantum di mana ketidakpastian sudah didistribusikan kembali dengan cara yang berlawanan dengan intuisi. Dengan memprogram status ion dengan presisi tinggi, mereka memahat superposisi yang kompleks dan asimetris yang belum pernah dapat dicapai sebelumnya .

Metode ini memberi fisikawan kontrol yang dapat diprogram atas bentuk dan properti status kucing. Dalam status kucing konvensional, ketidakpastian kuantum terlihat identik di kedua cabang; di sini, itu berbeda, menciptakan struktur interferensi yang lebih kaya yang dapat dimanfaatkan untuk koreksi kesalahan dan uji fundamental mekanika kuantum .

Mengapa ini penting. Koreksi kesalahan kuantum bergantung pada pengkodean informasi di seluruh status yang tahan terhadap noise. Menghasilkan superposisi dari komponen nonklasik, seperti status squeezed, dapat menghasilkan qubit logis yang secara inheren lebih tangguh. Pekerjaan ini juga mempertajam tempat uji untuk pertanyaan mendasar tentang dekoherensi dan transisi kuantum-ke-klasik .

Mengapa satu ion terjebak?

Kedua terobosan berbagi panggung yang sama: satu ion terjebak—kemungkinan isotop kalsium atau strontium—yang ditahan hampir tidak bergerak oleh medan listrik frekuensi radio. Ion terjebak menggabungkan dua sistem kuantum yang berbeda: status elektronik internal yang terisolasi dengan baik yang bertindak sebagai qubit, dan mode gerak yang dapat didinginkan dengan laser ke status dasar kuantum. Sifat ganda ini menjadikan ion sebagai platform ideal untuk menghasilkan dan menganalisis status kuantum yang kompleks .

Yang terpenting, Oxford Ion Trap Group telah menyempurnakan platform ini selama bertahun-tahun. Pada Juni 2025, kelompok yang sama mencetak rekor dunia untuk fidelitas gerbang qubit tunggal, mencapai tingkat kesalahan hanya 0,000015%, atau satu kesalahan dalam 6,7 juta operasi . Kontrol ekstrem atas masing-masing qubit itu adalah fondasi yang memungkinkan hasil quadsqueezing dan status kucing 2026.

Baik quadsqueezing maupun status kucing yang dapat diprogram tidak akan muncul di komputer kuantum komersial besok. Tetapi bersama-sama mereka mengisi dua celah berbeda dalam kotak peralatan kuantum: satu menyediakan jalur yang lebih cepat dan lebih bersih menuju keterikatan orde tinggi untuk penginderaan dan metrologi, sementara yang lain memberikan cara baru untuk membentuk informasi guna koreksi kesalahan. Keduanya menunjukkan bahwa satu ion yang dikendalikan dengan baik tetap menjadi salah satu platform paling serbaguna untuk menjelajahi—dan mengeksploitasi—aturan terdalam fisika kuantum.