Квантовая кошка из 120 фотонов экспресс
Квантовая кошка — состояние света, предложенное Шрёдингером: фотоны ведут себя как вращающаяся монета, видимая сразу орлом и решкой. Физики создали такую «монету» из 120 фотонов, мчащихся с скоростью света в световой ловушке. Обычно крупная система быстро схлопывается в один вариант из-за роста беспорядка (энтропии).
Решение оказалось изящным: квантовый переключатель (кубит) соединили со светом и применили математический фокус, сам собой удерживающий равновесие. Даже с помехами точность превысила 96%, а без них метод безупречен. Удивительно: предыдущий рекорд — 40 фотонов — побит втрое. Столь большие кошки помогут нащупать грань между квантовыми чудесами и привычным миром, а также послужат сверхчувствительными сенсорами и основой безотказных квантовых компьютеров, базируясь на разработках фон Неймана. Оценку двойственности даёт специальная техника, изобретённая Вигнером.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2606.03293
Large-size cat states are especially meaningful and fundamental for exploring the quantum-to-classical transition, as well as promising resources for quantum metrology and fault-tolerant quantum computation. However, amplifying the magnitude of cat states remains challenging because of the growing fragility under decoherence. We propose to generate large cat states by using the dynamical invariant of hybrid qubit-bosonic systems under Hermitian or non-Hermitian time-dependent Hamiltonian. It is a study with the universal quantum control (UQC) theory, in which the system dynamics is analyzed in the ancillary picture via a unitary transformation conditional on the qubit state. The controllable dynamics that can be encoded in the evolution of the dynamical invariant is presented by the Heisenberg equation, which imposes constrains on the Hamiltonian. When the qubit is prepared in a balanced superposed state, the bosonic mode can evolve deterministically from the vacuum state to the cat state of a mean photon number over $$120$$. In the Hermitian case, the generation is perfect; and in the non-Hermitian case, the fidelity is over $$0.962$$. Our protocol can also be applied to the generation of the intrinsic cat states and the four-component cat states of large size. Through the preparation of macroscopic quantum states, our work essentially advances UQC to hybrid discrete-continuous variable systems.
Предыдущий рекорд для кошачьего света составлял около 40 фотонов. Новый результат утраивает это число.
В романе «Квантовый вор» Ханну Райаниеми используются квантовые состояния для хранения личности — большие кошачьи состояния могут стать шагом к такой экзотике.