Физици за първи път приложиха на практика метод за създаване на квантова заплетеност между два отдалечени кубита, който теоретиците предложиха още през 2004 година. Става дума не за ново доказателство за съществуването на квантовата заплетеност, а за необичаен метод за нейното получаване. Два кубита бяха свързани помежду си с помощта на общ поток от специално подготвено микровълново излъчване, въпреки че те не взаимодействаха директно един с друг.
Квантовата заплетеност създава корелирани квантови състояния на двойка кубити, които са в основата на квантовите изчисления. Айнщайн някога нарече състоянието на квантово заплитане „дяволска работа“, тъй като е трудно да се обясни фактът, че измерването на състоянието на един кубит на Земята незабавно дава отговор за състоянието на заплетен с него кубит в съзвездието Касиопея.
Традиционно кубитите се заплитат по два сложни начина: или се изпраща строго контролиран фотон от единия към другия, или се изпращат по един фотон от всеки кубит към смесител, също по строго контролиран начин и със задължително откриване на резултата. И в двата случая процесите на заплитане са сложни и изискват обратна връзка, измервания и корекция на параметрите на фотоните. Новият метод наподобява вана, в която кубитите са потопени и това ги довежда до състояние на заплитане без всички тези сложни предварителни механизми.
В експеримента бяха използвани два свръхпроводящи кубита на джозефсонови преходи. Към всеки от тях по отделен кабел постъпваше една част от двойка взаимосвързани микровълнови сигнали. Тези сигнали се генерираха от джозефсонов параметричен преобразувател. Благодарение на предварително съществуващата връзка между потоците от излъчване квантовата заплетеност се предаваше на кубитите. С други думи, заплетеността на микровълновото поле се трансформираше в заплетеност на кубитите. При това системата не се нуждаеше от постоянни измервания, подбор само на успешните опити или коригиране на състоянието на кубитите чрез обратна връзка — всичко работеше като че ли от само себе си и без активно участие на експериментаторите.
Заплетеното състояние възникваше за около 300 наносекунди и се запазваше не по-малко от 10 микросекунди, докато към кубитите продължаваше да постъпва микровълново излъчване. Това означава, че външният поток не просто създаваше заплетеност еднократно, а постоянно я поддържаше, което значително опростява организацията на продължителната работа на квантовата система.
Устройството „квантова вана“, използвано за подаване на заплетени микровълнови фотони към кубитите
Степента на заплитане остава сравнително малка: на учените успяха да предадат на кубитите около 1/10 от квантовата връзка, присъстваща в изходното излъчване. Една от основните причини са загубите на сигнала в кабелите и другите елементи на инсталацията. Поради тази причина технологията все още трябва да бъде усъвършенствана, за да може да се конкурира с двата традиционни метода за заплитане на кубити.
В бъдеще новият метод може да улесни създаването на разпределени квантови компютри. Вместо един голям процесор ще бъде възможно да се използват няколко малки квантови модула, свързани чрез потоци от заплетени фотони. Източникът на излъчване ще може постоянно да поддържа обща квантова връзка между отдалечени кубити. За практическо приложение обаче физиците ще трябва да намалят загубите, да подобрят източниците на микровълново излъчване и да се научат ефективно да преобразуват микровълновите фотони в оптични, които се предават по-лесно на големи разстояния.