To forskerteam får fjerne kvantebiter til å henge sammen – uten presis timing

Samspillet mellom denne drivkraften og energitapet inn i bølgelederen stabiliserer sammenfiltringen automatisk. Forskerne beskriver oppsettet som en «coherent quantum absorber»-løsning, og rapporterer avstands-uavhengig sammenfiltring i stabil tilstand .

Tidligere teoretisk arbeid fra samme forskningsmiljø undersøkte hvor robust denne typen drevet-dissipativ sammenfiltring kan være mot tap i en kiral bølgeleder .

ISTA: Sammenfiltrede mikrobølgefotoner som reservoar

ISTA-teamet, ledet av Johannes Fink, valgte en annen tilnærming. Forskerne brukte et tobånds-«squeezed» reservoar – et reservoar av sammenfiltrede mikrobølgefotoner – laget med en Josephson-parametrisk omformer .

To fysisk adskilte superledende transmon-kvantebiter ble koblet til dette felles reservoaret. Gjennom samspillet med det sammenfiltrede mikrobølgefeltet slapper kvantebitene selvstendig inn i en stasjonær, diskret sammenfiltret tilstand .

Resultatene ble publisert 13. juli 2026 i Physical Review X under tittelen «Distributing stationary qubit entanglement through a non-local squeezed reservoir» .

Den viktigste forskjellen

UIUC bruker retningsbestemt dissipasjon i en bølgeleder. ISTA bruker i stedet et ikke-lokalt, sammenfiltret reservoar – i praksis en kilde til korrelerte fotoner som overfører noe av sin egen sammenfiltring til kvantebitene.

Bekreftet en teori fra over 20 år tilbake

ISTA-eksperimentet bekreftet en teoretisk idé som har eksistert i mer enn 20 år: To kvantebiter som kobles til en felles kilde av korrelert, «squeezed» lys, kan drives inn i en stabil sammenfiltret tilstand utelukkende gjennom samspillet med reservoaret.

Det skal kunne skje uten aktiv kontroll og uten målinger av kvantebitene. Teorien var tidligere foreslått under idealiserte betingelser; ISTA-teamet realiserte den for første gang eksperimentelt .

Foreløpig overføres bare rundt 10 prosent

Metoden er fortsatt et proof of concept. ISTA-forskerne oppgir at omtrent 10 prosent av den tilgjengelige sammenfiltringen i kvantebadet foreløpig blir overført til kvantebitene .

Aktive kontrollmetoder er fortsatt mer effektive. Fordelen med ISTA-oppsettet er i stedet at det fungerer autonomt: Når reservoaret er slått på, kan systemet kontinuerlig trekke kvantebitene mot den ønskede tilstanden.

Hva kan dette bety for kvantedatamaskiner?

Resultatene peker mot flere mulige bruksområder:

• Modulære kvantedatamaskiner: Separate kvantemoduler kan i prinsippet kobles sammen uten en stor mengde presist tidsstyrte pulser og gjentatte målinger. Det er viktig dersom kvanteprosessorer skal skaleres utover én enkelt brikke .

• Synkronisering av fjerne kvantebiter: ISTA-teamet skriver at metoden er «relativt enkel» og kan skaleres til å synkronisere flere fjerne kvantebiter . Et reservoar som er tilgjengelig hele tiden, kan gjøre det mulig å etablere sammenfiltring ved behov i stedet for å vente på et tilfeldig sammenfall .

• Mer robust kvantebehandling: Kontinuerlig stabilisering kan holde den sammenfiltrede tilstanden tilgjengelig lenger enn kvantebitenes naturlige koherenstid. Det kan gjøre sammenfiltringen nyttig i videre kvanteberegninger og feilkorrigering .

• Byggestein for kvantenettverk: Begge tilnærmingene bruker superledende kvantebiter og mikrobølgefotoner, som passer med eksisterende kvanteprosessorer. På lengre sikt kan grensesnitt mot optiske fotoner muliggjøre koblinger mellom moduler over fiber .

Effektiviteten er foreløpig beskjeden – ISTA overførte bare rundt 10 prosent av sammenfiltringen i reservoaret. Likevel er den autonome, stabile karakteren et viktig konseptuelt fremskritt. Dersom forskerne klarer å øke effektiviteten, kan slike metoder bli en del av grunnlaget for distribuerte kvantedatamaskiner og kvantenettverk som ikke er like avhengige av perfekt timing.