📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

الكمبيوتر الكمومي يشبه أوركسترا يعزف فيها كل موسيقي دوره، ولكن بمجرد أن يعزف أحدهم نغمة خاطئة، تتداعى اللحن. الأخطاء تحدث باستمرار: بسبب الاهتزاز الحراري، أو بسبب عيوب في الآلات. لكي لا تتوقف السيمفونية، نحتاج إلى «قائد أوركسترا» يسمع النغمة الخاطئة ويصححها أثناء العزف. في العالم الكمومي، تلعب رموز تصحيح الأخطاء هذا الدور.

أحد أكثر الرموز أناقة هو رمز غوتسمان-كيتاييف-بريسكيل (GKP). إنه لا يراقب الأخطاء فحسب، بل يغلف المعلومات الكمومية بذكاء في اهتزازات الجسيم — على سبيل المثال، أيون في مصيدة. هذا يشبه ليس وترًا واحدًا، بل شبكة كاملة: الصوت موزع عبر العقد، وإذا اهتزت عقدة واحدة، لا تفسد اللحن. في العمل الجديد، تم استخدام أيون واحد فقط، ولكن تم جعله يهتز في اتجاهين في وقت واحد — كما لو كان وتر غيتار واحد يصدر صوتًا على طوله وعرضه. النتيجة كانت بتين كموميين منطقيين (خلايا المعلومات الكمومية)، والتي كانت في البداية «فارغة» — حالات بدون بيانات محددة، تشبه ورقة موسيقية فارغة بخطوط شبكية.

بعد ذلك، تم تمرير هذين البتين عبر ما يعادل مقسم شعاع — وهو جهاز يخلط الاهتزازات كما لو كان شعاعين من الضوء في مرآة شفافة. على المخرج، تم الحصول على جميع الأنواع الأربعة من التشابك الكمومي (ما يسمى حالات بيل) — وهي علاقة خاصة حيث تتصرف الجسيمات ككيان واحد حتى لو كانت متباعدة. بلغت الدقة في المتوسط 69%. هذا ليس مثاليًا، لكنه كافٍ ليعيش التشابك ويمكن تصحيحه.

الأهم: تم الحفاظ على الحالة المتشابكة لفترة أطول من المعتاد. تم تفعيل تصحيح الأخطاء الكمومي — ولم تتوقف «اللحن» بالسرعة التي كانت ستتوقف بها بدونه. عملت المصيدة الأيونية كقائد أوركسترا يضبط الأوتار في الوقت المناسب ولا يسمح للأوركسترا بالخروج عن النغمة.

الآن بعد أن عملت جميع «العمليات الغاوسية» الضرورية — وهي الإجراءات الأساسية مع الاهتزازات التي لا تدمر الرمز — انفتح الطريق أمام الأنظمة الكمومية متعددة الأنماط. سيكون من الممكن نسج ليس اثنين بل العديد من البتات في مصيدة واحدة، لبناء شبكات كمومية معقدة. وأيضًا، اختبار الحدود الأساسية لنقل المعلومات، كما لو كنا نختبر مدى ارتفاع الصوت الذي يمكن العزف به قبل أن تبدأ القاعة في الاهتزاز.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2605.08009

To be useful, quantum computers will be required to successfully correct errors occurring at the hardware level. Bosonic codes provide a hardware-efficient option for error correction, but fault-tolerance further requires that the available gate interactions be compatible with the code. A promising bosonic code is the Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) code, for which a linear beamsplitter-like coupling between two bosonic modes is fault-tolerant, making this a key primitive for building larger systems. Here, using two motional modes of a trapped ion, we demonstrate the generation of entangled states of GKP qubits by interfering two qunaught states, which have a grid structure but carry no logical information, on a beamsplitter. We generate all four Bell states with an average fidelity of 69%, and subsequently demonstrate an extension of the entangled state lifetime through the use of quantum error correction. These results complete the set of Gaussian operations required for quantum computing with GKP codes and enable explorations of multi-mode bosonic encodings as well as fundamental tests of information channels.