Квантовая связь без точного тайминга: два эксперимента стабилизировали запутанность удалённых кубитов

Баланс между постоянной накачкой и потерями в волноводе автономно стабилизирует запутанное состояние кубитов. Исследователи описывают схему как реализацию когерентного квантового поглотителя; её важная особенность — стационарная удалённая запутанность, не зависящая от расстояния между узлами в рамках предложенной архитектуры .

Этому эксперименту предшествовала теоретическая работа группы, опубликованная в 2024 году. В ней изучалась устойчивость такого driven-dissipative-подхода к потерям в хиральной волноводной квантовой электродинамике .

Подход ISTA: резервуар из запутанных микроволн

Команда Йоханнеса Финка из ISTA пошла по иному пути. Исследователи создали с помощью джозефсоновского параметрического преобразователя резервуар из двухмодовых сжатых микроволновых фотонов. Это непрерывное поле с коррелированными модами, то есть сама «ванна» уже содержит квантовую запутанность .

Два пространственно разделённых сверхпроводящих трансмон-кубита связали с этим общим резервуаром. В результате кубиты самостоятельно перешли в стационарное запутанное состояние, не требуя активного управления или постселекции по результатам измерений .

Результаты опубликовали 13 июля 2026 года в журнале Physical Review X в статье «Distributing stationary qubit entanglement through a non-local squeezed reservoir» .

Главное различие: UIUC использует направленную диссипацию в волноводе, тогда как ISTA переносит запутанность из не локального сжатого микроволнового резервуара непосредственно на кубиты.

Какая теория получила экспериментальное подтверждение

Эксперимент ISTA подтвердил предсказание, сформулированное более 20 лет назад: два кубита, подключённые к общему источнику коррелированного, или сжатого, света, могут прийти к стационарному запутанному состоянию только благодаря взаимодействию с этим резервуаром .

Ранее такая возможность существовала главным образом как теоретическая идея, рассматривавшаяся в идеализированных условиях. Работа ISTA стала её экспериментальной реализацией .

Пока передаётся лишь около 10% запутанности

У метода есть важное ограничение. По данным команды ISTA, сейчас кубитам удаётся передать примерно 10% доступной запутанности квантового резервуара .

Это означает, что эксперимент следует воспринимать как доказательство принципа. Схемы с активным управлением пока эффективнее. Однако автономность может оказаться не менее важной, чем максимальная эффективность: система не должна каждый раз ждать удачного совпадения импульсов или заново проходить процедуру измерения и коррекции.

Что это даёт квантовым компьютерам

Модульные процессоры

Крупные квантовые компьютеры, вероятно, будет проще строить из отдельных модулей, чем размещать все кубиты на одном чипе. Для обмена квантовой информацией между такими модулями нужна надёжная распределённая запутанность. Обе продемонстрированные схемы предлагают способ поддерживать её без постоянной последовательности точно синхронизированных импульсов и повторных измерений .

Синхронизация нескольких удалённых кубитов

В ISTA подчёркивают, что их архитектура сравнительно проста и потенциально может масштабироваться для синхронизации нескольких удалённых кубитов . Поскольку запутанный резервуар доступен постоянно, связь можно устанавливать по требованию, а не рассчитывать на случайное совпадение событий .

Ресурс для коррекции ошибок

Стационарная стабилизация не делает систему автоматически отказоустойчивой, но может помочь дольше сохранять запутанное состояние как рабочий ресурс. Это особенно важно для последующих квантовых операций и протоколов коррекции ошибок .

Будущие квантовые сети

Обе платформы построены на сверхпроводящих кубитах и микроволновых фотонах — компонентах, совместимых с распространёнными архитектурами квантовых процессоров. В перспективе оптические интерфейсы могут позволить соединять подобные модули по волоконно-оптическим линиям .

Пока эффективность эксперимента ISTA остаётся скромной: до кубитов доходит около десятой части запутанности резервуара. Но сама идея важна концептуально. Если учёным удастся повысить эффективность и устойчивость таких систем, управляемая диссипация может стать основой для распределённых квантовых процессоров и сетей, которым не потребуется идеальная синхронизация каждого управляющего импульса.