Ученые из IBM Quantum вместе с исследователями Кёльнского и Гарвардского университетов продемонстрировали новый протокол дальнодействующей квантовой запутанности на 54-кубитной системе ibm_sherbrooke, работающей на процессоре IBM Eagle мощностью в 127 кубитов.
В 2022 году учёные из Института теоретической физики Кёльнского университета и Гарвардского университета опубликовали теоретический протокол создания широко изучаемого состояния дальнодействующей запутанности. Эта работа заинтересовала команду IBM, поскольку имела значение не только для физики конденсированных сред, но и для долгосрочных перспектив квантовой коррекции ошибок.
Чен Эдвард и Чжу Гуй-И, главные авторы исследования, применили минимальное число квантовых вентилей для создания запутанности между двумя группами кубитов. Главным элементом протокола стала связь между измеримыми классическими битами и неизмеряемыми кубитами, что напоминает принцип квантовой телепортации.
Эксперименты показали, что классическое декодирование позволило извлечь и стабилизировать квантовый порядок в 54-кубитной системе, несмотря на шумы.
Зафиксированный порядок сохранялся до достижения перехода Нишимори — редкого критического фазового перехода, который в классических системах требует точной настройки. В квантовой системе это состояние возникло естественным образом благодаря правилу Борна.
«Эксперимент с использованием квантовых свойств позволяет создать критическое состояние Нишимори без тонкой настройки, как это требуется в обычном мире, применив правило Борна», — сказал Гуй-И Чжу.
Исследование может быть важно для развития квантовых вычислительных систем. IBM Quantum собирается улучшить протокол и разработать новое оборудование в ближайшее время. К 2029 году компания планирует создать высокопроизводительную квантовую систему с возможностью коррекции ошибок.