У лабораторії Пенсильванського університету інженери створили чип, на якому квантові скірміони зберігають свою топологічну структуру навіть після повного руйнування заплутаності фотонів. Це відкриття, опубліковане 30 жовтня 2026 року в Nature Physics, показує, що топологічні властивості можуть пережити втрату одного з найкрихкіших квантових зв'язків.
Команда під керівництвом Лян Фена і за участю першого автора Хаоці Чжао виготовила мініатюрний чип у Центрі нанотехнологій Сінгха. На чипі генерувалася пара заплутаних фотонів, після чого на один із них наносився характерний візерунок поляризації — квантовий скірміон. Дослідники потім передавали топологічну властивість цього візерунка на загальний квантовий стан двох фотонів. Коли на систему впливали дедалі сильнішими перешкодами, зокрема стороннім світлом, заплутаність зникала, але визначальне число обходів поляризаційних станів у скірміоні залишалося незмінним.
Уявіть вихор у волоссі: окремі пасма можна зсунути, але загальний малюнок і напрям завихрення зберігаються. Саме так поводиться топологічний інваріант скірміона — він не залежить від локальних збурень, поки не перевищено критичний поріг руйнування. Навіть після зникнення заплутаності зберігалися загальніші квантові кореляції, які вимірюються через квантовий дискорд.
Це змінює уявлення про те, як захищати інформацію в майбутніх квантових мережах. Замість того щоб покладатися лише на крихку заплутаність, можна кодувати дані в стійких топологічних візерунках, які витримують перешкоди довше. Відкриття також поглиблює розуміння зв'язку між топологією та квантовими кореляціями загалом.
Результати, отримані на спеціально розробленому чипі, підтверджують, що топологія здатна існувати незалежно від заплутаності, відкриваючи шлях до надійніших квантових комунікацій і обчислень.
