Фізики з Національного інституту стандартів і технологій (США) домоглися одночасної квантової заплутаності відразу 219 іонів берилію (9Be +). Цю систему вчені використовували для імітації магнітних матеріалів. Автори зазначають, що максимальна кількість іонів, які вдавалося заплутати між собою в ранніх експериментах, не перевищувала 20 штук. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє прес-реліз інституту.
Вчені керували іонами за допомогою пастки Пеннінга - спеціальним чином сконфігурованого електромагнітного поля. Воно утримує частинки в певній області простору, обмежуючи можливі швидкості їх руху. Головною складністю, що заважає ввести в квантовий заплутаний стан необмежену кількість частинок, є декогеренція (про неї ми докладно писали раніше). Джерелами декогеренції можуть бути будь-які взаємодії квантової системи з класичним навколишнім середовищем і полями.
Зібрати в заплутаному спиново-стислому стані від 21 до 219 іонів берилію вдалося за допомогою більш точного, ніж у ранніх експериментах, обладнання - джерел стабільних магнітних полів і лазерів для контролю за квантовим станом іонів. Зафіксувати заплутаність такої великої кількості частинок вдалося по зменшенню випадкових флуктуацій при спробі виміряти стан одиничних іонів. Для цього фізики опромінювали іони лазером і стежили за їх флуоресценцією. Теоретичні передбачення говорять про те, що шум при вимірюванні незаплутаних іонів повинен був бути більше, ніж у випадку заплутаних. Саме це зниження шуму і вдалося встановити в експерименті.
Створення таких квантових симуляторів необхідно для того, щоб вивчати поведінку великих систем взаємодіючих частинок. Наприклад, властивості магнітних систем визначаються взаємодіями між спинами атомів, що входять до складу системи. Моделювати їх за допомогою класичних алгоритмів і комп'ютерів, як зазначають автори, дуже складно або навіть неможливо.
Заплутані системи з сотень частинок раніше були описані, але роль кубітів у них виконували нейтральні атоми і молекули. Наприклад, нещодавно ми повідомляли про спиново-стислу систему з 480 атомів рубідію, для якої були доведені порушення нерівностей Белла. Іони, на відміну від нейтральних частинок, більш зручні в управлінні та зчитуванні їх квантових станів.