Исследователи экспериментально продемонстрировали новый протокол хранения квантовой информации, который можно использовать для создания квантовых состояний Гринбергера — Хорна — Цайлингера (Greenberger-Horne-Zeilinger, GHZ). Эти сложные запутанные состояния особенно интересуют ученых из-за их потенциального использования в приложениях квантового зондирования и квантовой коррекции ошибок.
Физики из Калифорнийского технологического института представят это исследование на конференции и выставке Optica Quantum 2.0, которое пройдет 18–22 июня в Денвере, штат Колорадо, США.
Квантовые технологии хранят информацию в виде кубитов, квантового эквивалента двоичных битов, используемых в классических вычислениях. Состояния GHZ запутывали три или более кубита. Эта повышенная сложность может использоваться для хранения большего количества информации, что повышает точность и производительность в таких приложениях, как квантовое зондирование и работа в сети.
Системы, в которых кубиты окружают один центральный, которым можно управлять, обеспечивают естественную платформу для подготовки и использования таких состояний. Для этих экспериментов исследователи использовали один кубит с ионом иттербия, которым можно управлять с помощью лазеров и встроенных электродов, окруженных ядерными спинами внутри кристалла.
В частности, физики использовали сильно локализованную группу из четырех детерминистически и симметрично расположенных ядерных спинов ванадия. Они разработали контроль этих спинов и продемонстрировали способность хранить и извлекать квантовую информацию в виде состояний GHZ.
Кроме того, ученые использовали симметрию центральной спиновой системы для внутренней защиты хранимой квантовой информации от коррелированного шума магнитного поля. Это критическая демонстрация отказоустойчивости, необходимая для реальных приложений. Результаты экспермента демонстрируют возможность использования сложных систем ядерных вращений для повышения функциональности квантовых узлов.
В будущем возможности этой системы улучшат за счет использования дополнительных групп ядерных спинов ванадия. Для достижения этих целей ученые будут использовать разработка новых последовательностей импульсного управления и оборудования с улучшенным управлением.
