Физики запутали четыре кубита в алмазе одной операцией за 14,8 микросекунды при комнатной температуре. Последовательный способ потребовал бы 139,9 микросекунды, поэтому новая схема сработала почти в десять раз быстрее и одновременно дала более точный результат.
Квантовый регистр собрали из электронного спина азотно-вакансионного центра в алмазе и трёх ядер углерода-13 рядом с ним. Учёные перевели четыре кубита в состояние Гринбергера-Хорна-Цайлингера, при котором частицы образуют общую квантовую систему и их состояния нельзя рассматривать независимо.
Обычно центральный электрон взаимодействует с каждым ядерным кубитом по очереди. Команда вместо цепочки операций подобрала управляющие импульсы так, чтобы электрон воздействовал сразу на три ядра. Для управления физики использовали динамическую развязку, которая обычно помогает защищать квантовые состояния от нежелательных взаимодействий.
Параллельная операция достигла точности 0,92 с погрешностью 0,04, тогда как последовательная схема показала 0,69 с погрешностью 0,03. Чем быстрее физики создают квантовую запутанность, тем меньше времени остаётся шуму для накопления ошибок.
Пока эксперимент охватывает лишь четыре кубита и не решает проблему масштабирования квантовых компьютеров. Авторы рассчитывают перенести принцип на более крупные регистры и другие твёрдотельные системы, где один управляющий элемент сможет одновременно взаимодействовать с несколькими квантовыми объектами.
