Квантовая запутанность без транспортировки частиц — физики нашли путь через протекающие кубиты

Квантовая запутанность — состояние, в котором два кубита (квантовых бита) оказываются мгновенно коррелированы независимо от расстояния — лежит в основе квантовых вычислений и криптографии. Главная практическая проблема: передача квантового состояния через физические каналы сопровождается шумами, из-за которых информация неизбежно деградирует. Новое теоретическое исследование, опубликованное на Phys.org, предлагает обойти это ограничение. Ранее pronedra.ru рассказывала о квантовых операциях на новых физических платформах.

Ключевой объект работы — так называемые «протекающие» кубиты. В стандартной квантовой системе кубит имеет два допустимых состояния: 0 и 1. У «протекающего» кубита существует дополнительный уровень энергии — «подтекающий» квантовый уровень, выходящий за пределы стандартного двухуровневого пространства. В обычных квантовых компьютерах это считается дефектом: утечка в третье состояние портит вычисления.

Авторы исследования предложили принципиально иной взгляд: а что, если сам «утекающий» уровень использовать как ресурс? В их схеме два удалённых протекающих кубита взаимодействуют с общей фотонной средой. Фотон, «утекающий» из первого кубита, и фотон из второго перемешиваются в этой среде. В результате между кубитами возникает запутанность — без того, чтобы квантовое состояние одного кубита физически «путешествовало» через шумный канал до второго.

Это важно, потому что именно транспортировка квантового состояния через реальные каналы и порождает наибольшую часть ошибок. Если запутанность можно устанавливать без прямой передачи, это снимает ключевое ограничение для построения распределённых квантовых сетей.

Работа носит теоретический характер. Экспериментальная проверка концепции потребует специфических архитектур сверхпроводниковых или фотонных кубитов, в которых «утечку» можно целенаправленно формировать, а не просто подавлять. Тем не менее теоретическое обоснование принципа открывает новое направление в инженерии квантовых коммуникаций.

Источник: Phys.org, 2026