Новый универсальный протокол позволяет исследователям перематывать любой заданный кубит в неконтролируемых условиях с высокой вероятностью успеха. Исследователи из Института квантовой оптики и квантовой информации (англ. The Institute for Quantum Optics and Quantum Information, IQOQI) в Вене недавно разработали универсальный механизм инвертирования эволюции кубита с высокой вероятностью успеха.

Протокол, описанный в Physical Review Letters, возвращает любой целевой кубит в состояние, в котором он находился в определенное время в прошлом. Введение этого протокола основано на предыдущей статье, опубликованной в 2020 году. Та же команда ученых представила серию протоколов перевода времени, которые можно применять в неконтролируемых условиях. Хотя некоторые из них были многообещающими, в большинстве проверенных сценариев вероятность их успеха оказалась слишком малой. В новом исследовании физики намеревались создать альтернативный протокол с более высокой вероятностью успеха.

«Наш недавно разработанный протокол инвертирует унитарную эволюцию кубита, — рассказал Дэвид Трилло, один из авторов новой работы, который проводил исследование вместе с Бенджамином Дайвом и Мигелем Наваскуэсом в интервью Phys.org. — Кубит — это двухуровневая квантовая система, которая служит квантовым эквивалентом битов, используемых в квантовых компьютерах. Любая квантовая система имеет некоторую естественную эволюцию во времени, которую необходимо контролировать или, по крайней мере, учитывать при разработке физических процессы вокруг них. Например, при создании квантового компьютера. Наш протокол берет кубит и выводит ту же систему, но в том состоянии, в котором она была бы, эволюционируй назад во времени».

Протокол, созданный Трилло и его коллегами, является универсальным. Это значит, что он применим к любому кубиту, независимо от его естественной эволюции во времени или в каком состоянии он находится при использовании протокола. По своей сути универсальные протоколы являются вероятностными, а, значит, они не могут быть успешными все время, а скорее обещают определенную вероятность успеха. Первоначальные оценки показали, что универсальный механизм квантовой перемотки имеет высокую вероятность успеха. По сути, протокол работает, устанавливая целевой кубит на суперпозицию траекторий полета, а затем выполняя над ним серию квантовых операций.

«Наш протокол работает для неуправляемых систем или, другими словами, кубитов, — объяснил Трилло. — Его новая функция заключается в том, что всякий раз, когда он дает сбой, мы можем исправить его и привести систему в желаемое состояние. Адаптивно выполняя эти исправления, повышаем вероятность успеха настолько высоко, насколько хотим. Это происходит за счет увеличения время выполнения протокола».

«Интересно, какие еще явления из контролируемой среды мы можем перенести в неконтролируемую», — заключают ученые.