양자 컴퓨팅에 혁명을 일으키거나 물리학자들에게 수동으로 아무것도 하지 않아도 되는 새로운 변명을 제공할 발전에서, 오스트리아 과학 기술 연구소(ISTA)의 연구원들은 '양자 목욕'을 사용하여 큐비트를 얽히게 하는 방법을 시연했습니다. 능동 제어도, 반복 측정도 없이, 그저 상관된 광자들의 흐름이 모든 무거운 일을 대신합니다. Physical Review X에 게재된 이 실험은 20년 이상 전에 이루어진 예측을 마침내 증명했으며, 얽힌 상태가 스스로 조립되도록 한 첫 번째 사례입니다.

얽힘은 입자들이 고전 논리를 무시하는 상관 관계를 공유하게 하는 양자 현상으로, 더 큰 양자 컴퓨터와 네트워크를 구축하는 데 중요합니다. 이전에는 과학자들이 큐비트 사이에 단일 능동 제어 광자를 보내거나 각 큐비트의 광자를 일치시켜야 했습니다. 이 방법은 2022년 노벨 물리학상을 수상했지만 여전히 사후 선택에 의존하고 항상 작동하지는 않습니다.

이제 ISTA의 알레한드로 안드레스-후아네스와 요하네스 핑크는 국제 공동 연구자들과 함께 환경이 일을 하도록 결정했습니다. 그들의 '양자 목욕' - 상관된 빛 입자의 공유 소스 - 은 원거리 큐비트를 자동으로 동기화하여 큐비트 자체의 수명을 넘어서도 얽힘을 안정화합니다. "우리의 방법에서 양자 목욕은 얽힘의 원천입니다," 핑크는 말합니다. "그것은 상관된 광자의 연속적인 흐름을 통해 새로운 바닥 상태를 만듭니다." 결과: 필요할 때마다 양자 처리에 사용할 수 있는 얽힌 상태가 일시적인 순간이 아니라 지속됩니다.

팀은 마이크로파 광자를 사용하여 큐비트를 광자 소스에 결합했으며, 그들의 낮은 에너지와 기존 초전도 큐비트 기술을 활용했습니다. 큐비트가 실제로 동기화되었는지 확인하기 위해 그들은 양자 단층 촬영을 사용하여 20-80 나노초(나노초는 10억분의 1초) 동안 지속되는 측정을 수행하여 양자 상태를 재구성했습니다.

이 개념 증명 프로토타입은 "여러 원거리 큐비트를 동기화하도록 확장될 수 있는 비교적 간단한 방법"이라고 안드레스-후아네스는 말합니다. 그러나 아직 효율적이지 않습니다. 현재 목욕의 사용 가능한 얽힘의 약 10%만 전송합니다. 연구자들은 이론과 실험 사이의 20년 간격이 원래의 이상적인 조건이 실제 실험실에 비해 너무 완벽했기 때문이라고 의심합니다. 그럼에도 불구하고 프로토타입은 양자 광학 실험에 새로운 기회를 제공하고 양자 프로세서를 오류 허용 작동으로 밀어붙이는 데 도움이 될 수 있습니다. 솔직히, 누가 얽힘을 자동 조종으로 두고 싶지 않겠어요?