In uno sviluppo che o rivoluzionerà il calcolo quantistico o darà ai fisici una nuova scusa per evitare di fare qualsiasi cosa manualmente, i ricercatori dell'Istituto di Scienza e Tecnologia dell'Austria (ISTA) hanno dimostrato un metodo per entanglement dei qubit usando un 'bagno quantistico' - nessun controllo attivo, nessuna misurazione ripetuta, solo un flusso di fotoni correlati che fanno tutto il lavoro pesante. Pubblicato su Physical Review X, l'esperimento finalmente dimostra una previsione fatta oltre 20 anni fa, segnando la prima volta che qualcuno ha ottenuto stati entangled che si assemblano da soli.

L'entanglement, il fenomeno quantistico che permette alle particelle di condividere correlazioni che sfidano la logica classica, è cruciale per costruire computer quantistici e reti più grandi. In precedenza, gli scienziati dovevano o inviare un singolo fotone controllato attivamente tra i qubit o abbinare fotoni da ciascun qubit - un metodo che ha valso il Premio Nobel per la Fisica 2022 ma che si basa ancora sulla post-selezione e non funziona sempre.

Entrano in scena Alejandro Andrés-Juanes e Johannes Fink all'ISTA, che con collaboratori internazionali hanno deciso di lasciare che l'ambiente facesse il lavoro. Il loro 'bagno quantistico' - una sorgente condivisa di particelle di luce correlate - sincronizza automaticamente qubit distanti, stabilizzando l'entanglement anche oltre la vita dei qubit stessi. 'Nel nostro metodo, il bagno quantistico è la fonte dell'entanglement', dice Fink. 'Crea un nuovo stato fondamentale attraverso un flusso continuo di fotoni correlati.' Il risultato: stati entangled che rimangono disponibili per l'elaborazione quantistica ogni volta che serve, invece di momenti fugaci.

Il team ha usato fotoni a microonde per accoppiare i qubit alla sorgente di fotoni, sfruttando la loro bassa energia e la tecnologia esistente dei qubit superconduttori. Per confermare che i qubit fossero effettivamente sincronizzati, hanno impiegato la tomografia quantistica, effettuando misurazioni della durata di soli 20-80 nanosecondi (un nanosecondo è un miliardesimo di secondo) per ricostruire gli stati quantistici.

Questo prototipo proof-of-concept è 'un metodo relativamente semplice che potrebbe essere scalato per sincronizzare più qubit distanti', dice Andrés-Juanes. Ma non è ancora efficiente - attualmente trasferisce solo circa il 10% dell'entanglement disponibile del bagno. I ricercatori sospettano che il divario di 20 anni tra teoria ed esperimento sia dovuto al fatto che le condizioni ideali originali erano un po' troppo perfette per i laboratori del mondo reale. Tuttavia, il prototipo offre nuove opportunità per gli esperimenti di ottica quantistica e potrebbe aiutare a spingere i processori quantistici verso un funzionamento tollerante ai guasti. Perché, onestamente, chi non vorrebbe l'entanglement sul pilota automatico?