Világcsúcsot állítottak fel az Innsbrucki Egyetem kvantumfizikusai, 14 kvantumbit összefonódását sikerült kontrollálniuk, elkészítve az eddigi legnagyobb kvantumregisztert. Kísérletükkel nem csupán közelebb kerültek egy kvantumszámítógép megvalósításához, de meglepő eredményeket is produkáltak az összefonódás kvantumjelenséggel.

A kvantum összefonódás (entanglement) fogalmát 1935-ben ültette el a köztudatban Erwin Schrödinger, osztrák Nobel-díjas tudós, egy kvantummechanikai folyamatként írva le, ami bár kísérletekkel egyértelműen demonstrálható, mégsem teljesen egyértelmű. Az összefonódott részecskékre nem különálló, meghatározott állapotú részecskékként, hanem egy teljes rendszerként kell tekinteni.

Különálló kvantumbitek, röviden qubitek összefonódásával egy kvantumszámítógép jóval gyorsabban oldaná meg a problémákat, mint a hagyományos számítógépek. "Az összefonódás megértése még bonyolultabbá válik, ha kettőnél több részecske vesz részt a folyamatban" - mondta Thomas Monz, az Innsbrucki Egyetem Kísérleti Fizikai Intézetének tudósa, a Rainer Blatt professzor által vezetett kutatócsoport tagja. "A mostani, sok részecskével elvégzett kísérletünk új betekintést nyújt ebbe a jelenségbe" - tette hozzá Blatt.

Blatt csapata 2005 óta tartja az összefonódott kvantum bitek rekordját. Mind a mai napig senki másnak nem sikerült az egy kvantum byte-ot megtestesítő 8 részecske összefonódásának kontrollálása, az innsbrucki csapat azonban majdnem megkétszerezte ezt a számot. 14 kalcium atomot zártak be egy ion csapdába, amit ezután egy kvantumszámítógéphez hasonlóan lézerfénnyel manipuláltak. Minden egyes atom belső állapota qubiteket alkotott, egy 14 qubitből álló kvantumregisztert hozva létre. Ez a regiszter egy jövőbeli kvantumszámítógép magját jelenti.

Ezen felül a kutatók felfedezték, hogy az atomok bomlási üteme nem lineáris, ahogy az általában lenni szokott, hanem a kubitek számának négyzetével arányos. Amikor több részecske fonódik össze, a rendszer érzékenysége jelentősen nő. "Ezt a folyamatot szuper-dekoherenciának nevezzük, ami igen ritkán észlelhető a kvantum feldolgozásban" - magyarázta Monz, hozzá téve, hogy ez nem csak a kvantumszámítógépek, de a pontos atomórák készítése, vagy a kvantum szimulációk kivitelezése szempontjából is fontos.

Az innsbruckiaknak sikerült 64 részecskét is együtt tartaniuk az ion csapdában, azonban ilyen magas számnál még nem tudtak összefonódást előidézni. "A mostani felfedezésünkkel azonban jobban megismertük az összefonódott részecskék viselkedését" - mondta Monz, aki szerint ezzel a tudással hamarosan újabb rekordot állítanak fel.

Blatt kutatócsoportja néhány héttel ezelőtt még egy fontos mérföldkőről számolt be a Nature-ben. Bebizonyították, hogy az ionok elektromágnesesen összeköthetők, ami lehetővé teszi a sok kis kvantum regiszter hatékony összekapcsolását egy mikrochipen. A fentiek összessége rendkívül fontos a kvantum technológiák gyakorlati információ feldolgozási alkalmazásához, összegzett Blatt.