es.wedoany.com Noticia: Investigadores del Centro Cuántico de Duke (Duke Quantum Center) e IonQ han demostrado la generación distribuida de estados Greenberger-Horne-Zeilinger (estados GHZ) utilizando iones individuales atrapados en una red cuántica de tres nodos. El montaje experimental incluye tres módulos de hardware separados espacialmente, con una distancia mutua de aproximadamente 2 metros, conectados mediante fibra monomodo de 3 metros a un generador centralizado de estados GHZ en espacio libre. Esta red logra entrelazamiento tripartito remoto sin necesidad de puertas cuánticas locales de dos qubits ni protocolos de posselección, estableciendo una fidelidad del estado atómico entre 0,841(17) y 0,881(17) con una tasa de generación de entrelazamiento de 0,095(5) s−1.
Cada nodo de hardware aísla un único qubit de ion 138Ba+ (bario) confinado en una trampa de Paul de cuatro barras. Un campo magnético estático de 4,2446(2) G elimina la degeneración del estado fundamental, definiendo los niveles de qubit Zeeman ∣↓⟩ y ∣↑⟩ con una frecuencia de división ω0=2π×11,8964(5) MHz. Un pulso láser de 3 picosegundos excita simultáneamente los iones, desencadenando una secuencia de emisión espontánea a 493 nm que genera estados entrelazados ion-fotón con una fidelidad promedio de 0,983(1). Los fotones individuales emitidos se transmiten a través de una red de fibra hasta el generador centralizado, donde una matriz de placas de onda alinea su polarización en una base horizontal/vertical compartida, para luego interferir por pares en divisores de haz polarizadores. La detección de triple coincidencia en seis fotodiodos de avalancha borra la información de "qué camino" del fotón, anunciando el estado entrelazado de las memorias atómicas objetivo.
El análisis de las restricciones operativas del sistema indica que las principales fuentes de infidelidad del estado son la mezcla de polarización (0,037) y el desajuste del modo espacial (<0,03). La decoherencia de movimiento inducida por el retroceso del fotón dentro de la ventana de anuncio de 50 nanosegundos contribuye con una infidelidad adicional de 0,03, mientras que la configuración de preparación y medición del estado (SPAM) introduce una tasa de error de 0,015. La eficiencia neta de recolección de fotones individuales de extremo a extremo (pi) para los tres nodos varía entre 0,0074 y 0,0145. Estas limitaciones de eficiencia están determinadas por la deriva del acoplamiento de fibra y el calentamiento por retroceso acumulado durante los ciclos de entrelazamiento repetidos de 1 microsegundo, que actualmente requieren interrupciones periódicas para realizar enfriamiento Doppler.
Esta red de tres nodos se utilizó para realizar una prueba determinista de no localidad cuántica mediante la medición del parámetro de Mermin de 3,203(45), violando el límite superior clásico de variables ocultas locales ≤2 con 27 desviaciones estándar. El estado del qubit se analizó transfiriendo la población del estado ∣↓⟩ al nivel objetivo 2D5/2 mediante un pulso π de láser a 1762 nm, seguido de imágenes de fluorescencia bajo iluminación combinada a 493 nm y 650 nm. Debido a la alta eficiencia de lectura del estado de los iones atrapados (>99,7%), el experimento cierra la brecha de detección. Esto representa la verificación de la violación de la desigualdad de Mermin multinodo utilizando memorias atómicas remotas y direccionables de forma independiente, en lugar de medios puramente fotónicos o de conjunto.
La realización del entrelazamiento tripartito completamente distribuido esboza una ruta de ingeniería hacia sistemas de computación cuántica modulares. Este modelo de infraestructura no intenta expandir la capacidad de procesamiento dentro de una única cavidad de vacío monolítica, sino que conecta diferentes nodos de procesamiento cuántico localizados mediante interconexiones fotónicas para distribuir la carga de trabajo computacional. La generación lista para eventos de estos estados distribuidos establece un marco fundamental para protocolos criptográficos multipartitos, el intercambio seguro de secretos cuánticos y redes de detección cuántica distribuidas que utilizan nodos atómicos interconectados.
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