Американским физикам удалось создать квантовую версию транзистора — вентиль, максимизировать с его помощью запутанность с четырьмя кудитами, что эквивалентно 20 кубитам, и все это упаковать всего в 2 фотона. Это достижение приближает время, когда квантовые вычисления станут намного более быстрыми и защищенными, чем все нынешние эксперименты.

Вентиль, созданный учеными из Университета Пердью, один из первых, которые могут переносить информацию при помощи кудитов. Тогда как обычные квантовые биты (или кубиты) могут существовать в суперпозиции нуля и единицы, кудиты существуют во трех: 0, 1 и 2. Больше состояний — значит, больше данных можно закодировать и обработать, пишет Phys.org.

Такой вентиль не только эффективнее кубитового, но и стабильнее его, потому что исследователи упаковали кудиты в фотоны, частицы света, которые не настолько чувствительны к воздействию окружающей среды.

Также этот вентиль создает высокий уровень запутанности квантовых частиц — в данном случае, фотонов. Запутанность — это квантовое состояние, при котором измерения одной частицы тут же воздействуют на состояние другой. Чем больше запутанности в так называемом гильбертовом пространстве, где происходит обработка квантовой информации, тем лучше.

В прошлом ученые смогли добиться 18 кубитов в шести спутанных фотонах в гильбертовом пространстве. Исследователи из Пердью максимизировали запутанность с четырьмя кудитами — эквивалентом 20 кубитов — закодированными всего в двух фотонах. Вентиль позволил им управлять информацией прогнозируемым и детерминированным образом, то есть он может выполнять операции, необходимые для квантовых расчетов.

«Фотоны — дорогое удовольствие в квантовом смысле, потому что их сложно генерировать и контролировать, так что в идеале нужно упаковать как можно больше информации в каждый фотон», — говорит Пуланд Аймени, один из исследователей.

В дальнейшем ученые намерены использовать вентиль в решении задач квантовой коммуникации и запуска квантовых алгоритмов.