Wissenschaftler verflechten zum ersten Mal drei entfernte atomare Qubits in einem Quanten-Netzwerk
Forscher der Duke University und des Unternehmens IonQ haben die Schaffung des ersten vollständig verteilten Drei-Knoten-Quanten-Netzwerks auf der Basis individueller atomarer Qubits berichtet, schreibt der Quantum Computing Report.
Die Spezialisten konnten einen sogenannten dreiteiligen verschränkten Zustand (Greenberger–Horne–Zeilinger-Zustand) zwischen drei entfernten Quantenknoten bilden, die durch photonische Kanäle verbunden sind.
Was ist passiert
Quantenverschränkung ermöglicht es mehreren Teilchen, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen verbunden zu bleiben. Eine Änderung des Zustands eines Teilchens spiegelt sich sofort im Zustand der anderen wider, was diesen Effekt zur Grundlage zukünftiger Quanten-Netzwerke und des Quanten-Internets macht.
Bis jetzt hatten Wissenschaftler bereits die Verschränkung zwischen zwei entfernten Quantenknoten und sogar Drei-Knoten-Netzwerke auf anderen physikalischen Plattformen demonstriert. Dies ist jedoch das erste Mal, dass ein solches Ergebnis für individuelle atomare Qubits erzielt wurde, die unabhängig gesteuert, ausgelesen und skaliert werden können, um Rechensysteme aufzubauen.
Warum es wichtig ist
Das Hauptproblem von Quantencomputern ist die Skalierung. Der Bau eines einzigen großen Quantenprozessors ist aufgrund von Fehlern und Hardwarebeschränkungen äußerst schwierig.
Deshalb setzen viele Entwickler auf eine modulare Architektur: Anstelle eines riesigen Computers wird ein Netzwerk vieler Quantenknoten geschaffen, die durch Photonen verbunden sind. Dieser Ansatz ähnelt der Entwicklung des klassischen Internets, bei dem Rechenressourcen auf viele Server verteilt sind.
Das neue Experiment war ein Schritt genau in diese Richtung. Die Forscher zeigten, dass individuelle atomare Speicher durch photonische Verbindungen einen gemeinsamen quantenmechanischen Zustand bilden können, während die hohe Genauigkeit quantenmechanischer Operationen erhalten bleibt.
Während des Experiments erreichten die Wissenschaftler eine Treue des verschränkten Zustands von 84–88 % und schlossen zum ersten Mal das sogenannte «Detection Loophole» für einen vollständig verteilten multipartiten Quantenstaat. Darüber hinaus bestätigten die Ergebnisse eine Verletzung der Mermin-Ungleichung – einen der Schlüsseltests, die das Vorhandensein echter quantenmechanischer Korrelationen demonstrieren.
Ein Schritt in Richtung Quanteninternet
Die Arbeit setzt die Reihe von Studien des IonQ-Teams im Bereich photonischer Quantenverbindungen fort. Zuvor demonstrierten die Spezialisten des Unternehmens die Verschränkung zwischen zwei entfernten Ionsystemen, und jetzt haben sie die Architektur auf drei vollwertige Knoten erweitert.
Obwohl die Technologie noch weit von der kommerziellen Nutzung entfernt ist, gelten solche Experimente als wichtige Bausteine zukünftiger verteilter Quantencomputer, sicherer Kommunikationsnetzwerke und des Quanteninternets.
Erinnern Sie sich, dass Colt Technology Services und Ciena im Juni erfolgreich die Datenübertragung mit quantenresistenter Verschlüsselung zwischen New York und London getestet haben.
Quelle: ForkLog