Учёные Kyoto University и Hiroshima University заявляют об прорыве в измерении так называемой запутанности типа W — сложной формы многопартонной запутанности, начиная с трёх фотонов. В опубликованной в Science Advances статье описана новая техника, позволяющая проводить измерения запутанных состояний без обычных затрат на создание множества идентичных систем и без экспоненциального роста объёма измерений по числу частиц. Авторы отметили, что ранее доминировали измерения для состояний GHZ, а переход к состоянию W считается важной ступенью в развитии квантовых технологий.

Суть эксперимента — использование дискретного преобразования Фурье в оптической схеме, разработанной учёными, которая служит своеобразной интерферометрией. Вичитано три фотона исходной поляризации, которые разветвляются по разным путям и затем снова сходятся; так исследуются пики и впадины их волновых функций, чтобы проверить циклическую симметрию и характерный «узор» запутанности W. По словам Шигэки Такэути, это демонстрирует, что достигнута реальная экспериментальная фиксация W‑состояния трёх фотонов.

Обсуждаемая симметрия называется «циклическим сдвигом»: описание запутанного состояния не меняется, если переставлять фотоны по окружности. Авторы приводят аналогию с людьми, сидящими вокруг костра: если сдвигнуть каждого на одну позицию по кругу, образ остаётся одинаковым. Такой подход позволил получить сводное измерение MDF — 0.871 с погрешностью ±0.039, что выше порога в 66,7% (две трети), подтверждающего достижение трёхчастичной запутанности и эффективность методики.

Однако точность не достигает 100 процентов: участники исследования указывают на несовершенство подготовки фотонов и самой измерительной установки. Всё же авторы считают результат важной вехой на пути к более широкому применению мультиточечных измерений в фотонной квантовой вычислительной технике, квантовой коммуникации и сенсору. В дальнейших планах — интегрирование фотонных квантовых схем на чипе для таких измерений.