I en utveckling som antingen kommer att revolutionera kvantdatorer eller ge fysiker en ny ursäkt att slippa göra saker manuellt, har forskare vid Institute of Science and Technology Austria (ISTA) demonstrerat en metod för att intrassla kvantbitar med hjälp av ett 'kvantbad' – ingen aktiv kontroll, inga upprepade mätningar, bara en ström av korrelerade fotoner som gör allt det tunga arbetet. Publicerad i Physical Review X, bekräftar experimentet äntligen en förutsägelse som gjordes för över 20 år sedan, och markerar första gången någon fått intrasslade tillstånd att montera sig själva.

Intrassling, det kvantfenomen som låter partiklar dela korrelationer som trotsar klassisk logik, är avgörande för att bygga större kvantdatorer och nätverk. Tidigare var forskare tvungna att antingen skicka en enda aktivt kontrollerad foton mellan kvantbitarna eller matcha fotoner från varje kvantbit – en metod som belönades med Nobelpriset i fysik 2022 men som fortfarande förlitar sig på post-selektion och inte alltid fungerar.

In i bilden kliver Alejandro Andrés-Juanes och Johannes Fink vid ISTA, som tillsammans med internationella kollegor bestämde sig för att låta miljön göra jobbet. Deras 'kvantbad' – en gemensam källa av korrelerade ljuspartiklar – synkroniserar automatiskt avlägsna kvantbitar och stabiliserar intrassling även bortom kvantbitarnas egen livslängd. 'I vår metod är kvantbadet källan till intrassling', säger Fink. 'Det skapar ett nytt grundtillstånd genom en kontinuerlig ström av korrelerade fotoner.' Resultatet: intrasslade tillstånd som förblir tillgängliga för kvantbearbetning närhelst det behövs, snarare än flyktiga ögonblick.

Teamet använde mikrovågsfotoner för att koppla kvantbitarna till fotonkällan, och utnyttjade deras låga energi och befintlig supraledande kvantbitsteknik. För att bekräfta att kvantbitarna verkligen var synkroniserade använde de kvanttomografi, med mätningar som varade bara 20–80 nanosekunder (en nanosekund är en miljarddels sekund) för att rekonstruera kvanttillstånden.

Denna konceptbevisprototyp är 'en relativt enkel metod som kan skalas upp för att synkronisera flera avlägsna kvantbitar', säger Andrés-Juanes. Men den är ännu inte effektiv – överför för närvarande bara cirka 10% av badets tillgängliga intrassling. Forskarna misstänker att det 20-åriga gapet mellan teori och experiment beror på att de ursprungliga idealiserade förhållandena var lite för perfekta för verkliga laboratorier. Ändå erbjuder prototypen nya möjligheter för kvantoptiska experiment och kan hjälpa till att driva kvantprocessorer mot feltolerant drift. För ärligt talat, vem skulle inte vilja ha intrassling på autopilot?