Forskare har genomfört ett banbrytande kvantexperiment där de genererat långdistans-förankring (entanglement) i ett system med 54 kvantbitar (qubits). Detta representerar en betydande framsteg inom kvantberäkning, eftersom förmågan att upprätthålla entanglement över stora avstånd är avgörande för att realisera felkorrigerande kvantdatorer.
Protokollet och experimentupplägg
Experimentet, utfört på IBMs 127-qubits Eagle-processor, byggde på en teoretisk metod utvecklad av forskare från Kölns universitet och Harvard15. Protokollet innebar:
- Användning av minimala kvantgate-lager för att skapa entanglement mellan två qubit-grupper
- Mätning av en qubit-grupp för att stabilisera entanglement i den andra gruppen
- Klassisk avkodning av mätresultat för att identifiera dold kvantordning5
Genom att kombinera kvantmätningar med klassisk kommunikation (liknande kvantteleportering) kunde teamet generera en Ising-ordnad fas i 54 qubits trots brus och fel12.
Nishimori-fasövergången
En central upptäckt var observationen av en Nishimori-fasövergång när felhastigheten ökade25. Denna exotiska fasövergång:
- Uppstår spontant genom kvantmätningars sannolikhetsfördelning (Born-regeln)
- Visar sig vara stabil i två dimensioner
- Ger insikter om hur kvantinformation beter sig i närvaro av fel5
Experimentella resultat
Genom att kontrollerat injicera både koherenta och inkoherenta fel kunde forskarna:
- Verifiera långdistans-entanglement via klassisk avkodning
- Uppnå en kritisk felgräns där ordningen bryts ner
- Demonstrera protokollets skalbarhet upp till 125 qubits25
Betydelse och framtida tillämpningar
Detta arbete visar vägen för:
- Skalbar kvantfelkorrigering genom robusta entanglement-protokoll
- Simulering av exotiska materialegenskaper i 2D-system
- Utforsknandet av nya kvantfasövergångar på större skalor15
Resultaten, publicerade i Nature Physics, understryker potentialen hos hybridmetoder som kombinerar kvantkretsar med klassisk databehandling för att övervinna nuvarande tekniska begränsningar125.
Citations:
- https://phys.org/news/2025-01-quantum-generates-range-entanglement-qubit.html
- https://www.ibm.com/quantum/blog/nishimori-transition
- https://www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191023133358.htm
- https://www.ibm.com/quantum/blog/long-range-entanglement
- https://ml4q.de/2025/01/09/new-paper-in-nature-physics-nishimori-transition/
- https://www.bbc.com/news/science-environment-50154993
- https://www.nature.com/articles/s41467-024-46402-9
- https://www.psiquantum.com/news-import/a-new-kind-of-quantum
- https://ecoroads.com/news/unlocking-quantum-computing-and-its-future/
- https://www.linkedin.com/posts/phys-org_quantum-experiment-generates-long-range-entanglement-activity-7284947941167882240-bSb5
- https://thequantuminsider.com/2022/07/14/google-sycamore/
- https://www.ox.ac.uk/news/2025-02-06-first-distributed-quantum-algorithm-brings-quantum-supercomputers-closer
- https://www.livescience.com/technology/computing/what-is-quantum-supremacy
- https://www.linkedin.com/posts/ralexjimenez_quantum-experiment-generates-long-range-entanglement-activity-7285362725642215424-rMRh
- https://phys.org/tags/quantum+gate/
- https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_supremacy
- https://www.ibm.com/quantum/blog/100-qubit-utility
- https://www.sciencenews.org/article/google-quantum-computer-supremacy-claim
- https://www.nature.com/articles/s41586-024-08178-2
