Forskare har använt kvantöverlager för att hjälpa qubits att bryta mot en grundläggande kvantgräns, vilket gör att de kan behålla information fem gånger längre. Detta genombrott involverar ett tredubbelkvantsystem som visar extrema korrelationer över tid. Upptäckten kan förbättra kvantdatorer och mätningsteknik.
Fysiker har länge debatterat gränsen mellan kvant- och klassiska världar, med ett nyckeltest utvecklat av Anthony Leggett och Anupam Garg 1985 för att bedöma kvantbeteende genom tidsmässiga korrelationer. Dessa korrelationer mäter hur starkt ett objekts egenskaper vid olika tidpunkter hänger samman, där kvantobjekt visar ovanligt höga poäng. Dock ansågs poängen begränsade av den temporala Tsirelson-gränsen (TTB), en gräns som inte ens kvantsystem kunde överskrida. Ett team ledd av Arijit Chatterjee vid Indian Institute of Science Education and Research i Pune utmanade detta. Med en kolbaserad molekyl innehållande tre qubits – grundläggande enheter i kvantdatorer – konfigurerade de systemet för att dramatiskt överskrida TTB. Den första qubiten styrde den andra, eller målkvbiten, via ett kvantöverlager-tillstånd, vilket effektivt fick den att bete sig på två motsägelsefulla sätt samtidigt, som att rotera både med- och moturs. En tredje qubit mätte sedan målets egenskaper. Denna uppsättning producerade en av de största plausibla brotten mot TTB. Som resultat motstod målkvbiten dekoherens – förlusten av kvantinformation över tid – fem gånger längre än vanligt. Chatterjee noterade att „denna robusthet är önskvärd och användbar i alla situationer där qubits måste kontrolleras exakt, som för beräkning.“ Teammedlemmen H. S. Karthik från University of Gdansk i Polen framhöll tillämpningar i kvantmätteknik och sade att det finns „procedurer... som kan förbättras av denna typ av qubitkontroll“, som exakt mätning av elektromagnetiska fält. Le Luo från Sun Yat-Sen University i Kina prisade arbetet för att utöka förståelsen av kvanttemporal beteende, då det extrema TTB-brottet visar djup kvantighet i systemet. Karthik tillade att det „är ett starkt bevis på hur mycket kvantitet det fanns i hela tredubbla kvantsystemet.“ Forskningen publiceras i Physical Review Letters (DOI: 10.1103/vydp-9qqq).
