Квантовый кубит: почему связи пропадают по очереди и иногда возвращаются ✦
Учёные исследовали, как квантовые свойства сверхпроводящего кубита меняются во времени, и обнаружили цепочку взаимосвязанных эффектов — от нарушения привычной реальности до особых временных корреляций. Оказалось, что эти эффекты могут затухать и вновь появляться, что даёт новый способ проверки качества кубитов. В дальнейшем это поможет в создании защищённых квантовых сетей.
В квантовом мире бывает запутанность не только в пространстве, но и во времени: прошлое состояние влияет на будущее. Учёные с помощью точных квантовых измерений проверили, насколько прочны такие временные связи у сверхпроводящего кубита из процессора IBM. Оказалось, три вида связей — «неразрушимость» (способность быть сразу во многих состояниях, суперпозиция), «управляемость» и «неделимость» — исчезают строго по очереди. Сначала пропадает неразрушимость, затем управляемость, и лишь потом неделимость.
Это напоминает жонглёра с тремя шарами: порыв ветра (шум) выбивает их из рук в определённой последовательности. Но самое неожиданное: когда кубит развивался сам, без наведённого шума, часть связей на время возрождалась. Так проявляется немарковская декогеренция — окружение словно «помнит» прошлое кубита и ненадолго возвращает утраченную квантовую информацию. В квантовых устройствах шум может стать союзником.
Инженеры смогут использовать эту иерархию как тест-полоску для кубитов: нарушение порядка сигнализирует о неполадках. Идея проверки макрореализма — может ли крупный объект вести себя квантово — восходит к спору Джона Белла с классической физикой, а Ричард Фейнман предвидел квантовые компьютеры. Сегодня их мечты обретают чёткие очертания.
🎯 В 2007 году открыли «внезапную смерть» обычной квантовой запутанности. Теперь та же драма повторяется с временными связями — и с неожиданным продолжением.