Mokslininkų komanda sugebėjo kalcio jonus susisieti su dviem, trim, o kartais netgi keturiais kitais sistemos jonais. Tai nėra pirmas kartas, kai buvo susieta tiek daug dalelių – bet svarbiausia, kad komandai pavyko kubitus individualiai nuskaityti ir įrašyti.
„Yra kvantinių sistemų, tokių, kaip ultrašaltos dujos, kuriose užfiksuotas susietumas tarp daugelio dalelių“, – sakė tyrimo vyr. autorius Nicolai Friis, Austrijos mokslų akademijos Vienoje fizikas.
Taip pat yra ankstyvųjų stadijų kvantinių kompiuterių, kuriuose naudojama daugiau kubitų – tarkime, IBM 50 kubitų mašina ir „Google“ 72 kubitų Bristlecone. Bet tuose įrenginiuose atskirų kubitų kvantinės būsenos nėra kontroliuojamos, o ir nuskaityti individualių kubitų sistemos negali.
Šias kliūtis komanda įveikė, naudodama joninius spąstus, kuriais kalcio jonus įtvirtino magnetiniu lauku. Tada lazeriais jonus susiejo ir taip sukūrė 20 kubitų sistemą, kurios kiekvienas kubitas buvo užkoduotas laikomo jono elektronine būsena. Tačiau tokią susietą sistemą ir galima aprašyti tik kaip vientisą susietą sistemą iš daugelio dalelių, o ne kiekvieną atskirą dalelę. Tai apsunkina reikalus, tad komandai teko sukurti naujus daugelio dalelių susietumų tyrimo priemones ir metodus.
„Iš pradžių dalelės susiejamos po dvi. Tada, naudodamiesi kolegų iš Vienos ir Ulmo sukurtais metodais, galime paskleisti susietumą į visų kaimyninių dalelių trejetus, daugumą ketvertų ir keletą penketų“, – paaiškino vyr. autorius Benas Lanyonas iš Austrijos mokslų akademijos. Jo komanda dirbo kartu su tyrėjais iš Ulmo universiteto Vokietijoje.
Ulmo ir Vienos teoretikai sukūrė du skirtingus būdus. Vienos komanda sukūrė metodą, kuriame naudojama nedaug matavimų, o jų rezultatus lengva įvertinti. Šiuo metodu registre buvo aptinkamas daugiausiai trijų dalelių susietumas vienu metu.
Ulmo komanda pasirinko sudėtingesnį, bet efektyvų skaitmeninį būdą. Juo buvo galima aptikti iki penkių dalelių susietumą vienu metu. Šiais metodais jie sugebėjo parodyti visų 20 kubitų susietumą.
Bet komanda yra įsitikinusi, kad jų metodais galima sukurti dar didesnius kvantinius registrus, o kadangi kubitus galima nuskaityti individualiai, juos galima panaudoti, pavyzdžiui kvantinėms simuliacijoms ir kvantinės informacijos apdorojimui.
„Tarpinis mūsų tikslas yra 50 dalelių, – sakė Blattas. – Tai galėtų padėti mums išspręsti tokias problemas, kurių nepajėgia geriausi dabartiniai superkompiuteriai.“
Tyrimas buvo publikuotas žurnale „Physical Review X“.
