研究者らは量子重ね合わせを利用して量子ビットを基本的な量子限界に違反させ、情報を5倍長く保持できるようにした。この画期的な成果は、時間的に極端な相関を示す3量子ビットシステムを含む。この発見は量子コンピューティングと計測学の応用を強化する可能性がある。
物理学者らは長年、量子世界と古典世界の境界について議論してきた。1985年にAnthony LeggettとAnupam Gargが開発した主要なテストは、時間的相関を通じて量子挙動を評価するものである。これらの相関は、物体が異なる時間での性質がどれほど強く関連するかを測定し、量子物体は異常に高いスコアを示す。しかし、スコアは時間的Tsirelsonの限界（TTB）によって上限がつけられると考えられており、これは量子システムでさえ超えられない限界だった。 インドのプネにあるIndian Institute of Science Education and ResearchのArijit Chatterjee率いるチームがこれに挑戦した。量子コンピュータの基本単位である3つの量子ビットを含む炭素ベースの分子を使用し、システムをTTBを劇的に上回るよう構成した。最初の量子ビットは、量子重ね合わせ状態を介して2番目、または標的量子ビットを制御し、同時に2つの矛盾した方法で振る舞わせた。例えば、時計回りと反時計回りの両方で回転する。3番目の量子ビットはその標的の性質を測定した。 この設定はTTBの最大級の可能な違反を生み出した。その結果、標的量子ビットは通常の5倍長くデコヒーレンス——時間経過による量子情報の損失——に抵抗した。Chatterjeeは「この頑健性は、量子ビットを精密に制御する必要があるあらゆる状況で望ましく有用であり、例えば計算の場合だ」と述べた。 チームメンバーのポーランドGdansk大学のH. S. Karthikは量子計測学への応用を強調し、「このような量子ビット制御により強化できる手順が...あり、例えば電磁場の精密検知などだ」と語った。 中国Sun Yat-Sen大学のLe Luoは、この仕事が量子時間的挙動の理解を拡大したと賞賛し、極端なTTB違反がシステムの深い量子性を示すと述べた。Karthikは「3量子ビットシステム全体にどれだけの量子性があったかの強い証言だ」と付け加えた。 研究はPhysical Review Lettersに掲載（DOI: 10.1103/vydp-9qqq）。