Chinesische Wissenschaftler erzielen Fortschritte in der Quantenakustik
Chinesische Forscher haben einen Durchbruch in der Quantenakustik erzielt und komplexe, mehrgängige verschränkte Zustände zwischen separaten Komponenten erfolgreich erzeugt und übertragen.
Ein Team chinesischer Wissenschaftler unter der Leitung von Akademiemitglied Yu Dapeng, an dem auch Forscher des Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering und der Universität Stuttgart beteiligt waren, hat bedeutende Fortschritte im Bereich der Quantenakustik erzielt. Sie haben erfolgreich komplexe, mehrgängige verschränkte Zustände zwischen separaten Komponenten auf einer skalierbaren Quantenchip-Plattform erzeugt und übertragen.
Die in der Fachzeitschrift "Science" veröffentlichte Forschung nutzte zwei Hochvolumen-Akustikresonatoren (HBARs), die mit supraleitenden Qubits gekoppelt waren. Dem Team gelang es, mehrgängige, echte Mehrteilchen-Verschränkungszustände in zwei separaten HBAR-Komponenten zu präparieren und zu charakterisieren. Diese Verschränkungen, die zwei, vier und sechs Moden umfassten, wurden mit hoher Treue (Fidelity) erzielt, wobei ein Spitzenwert von 0,912 erreicht wurde. Weiterhin demonstrierten sie die Übertragung von Zwei- und Vier-Moden-Verschränkungszuständen zwischen den HBAR-Komponenten mit Treuen von 0,785 bzw. 0,601.
Echte Verschränkung, wie in der Studie hervorgehoben wird, bedeutet eine tiefere Quantenkorrelation, die nicht auf unabhängige Verschränkungen geringerer Ordnung reduziert werden kann. Diese Mehr-Moden-Verschränkung ist eine entscheidende Ressource für den Aufbau von Mehrknoten-Quantennetzwerken und verteilten Quanteninformationsverarbeitungssystemen. HBARs mit ihrer Fähigkeit zu mehreren Moden und langen Lebensdauern gelten als Schlüsselkomponente für den Aufbau von Quanteninformationsverarbeitungssystemen der nächsten Generation.
Dieser neue experimentelle Ansatz unterscheidet sich von traditionellen Methoden, die oft auf komplexen dreidimensionalen Strukturen basieren. Stattdessen integrierte die Forschungsgruppe HBAR-Resonatoren, Qubits und Koppler auf einem einzigen zweidimensionalen Quantenchip. Dieser Ansatz überwindet frühere räumliche und technische Einschränkungen und ermöglicht gleichzeitig die Übertragung von Mehr-Moden-Verschränkung über verschiedene Quantenknoten hinweg. Dieser Durchbruch markiert eine Verlagerung in der Quantenakustikforschung von der Manipulation weniger mechanischer Moden hin zur Ermöglichung skalierbarer, mehrgängiger und Mehrknoten-Quanteninformationsverarbeitung über Phononen.