Кванттық желілердегі серпіліс: Алыстағы атомдық кубиттердің үштік шиеленісуі алғаш рет қол жеткізілді
Кванттық шырмалу — бұл бірнеше бөлшектердің арақашықтығына қарамастан, олардың ажырамас байланыста болу құбылысы. Бір бөлшектің күйінің өзгеруі басқаларына лезде әсер етеді, бұл әсерді болашақ кванттық желілер мен кванттық интернеттің іргетасына айналдырады. Жақында ғана шырмалуды көрсету екі түйінмен шектелсе, енді біз айтарлықтай алға жасалған қадамның куәсі болдық.
Не болды
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілері жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы хабарлады. Тарихта алғаш рет олар фотондық арналар арқылы жалғанған үш алыс кванттық түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер (GHZ) күйі деп аталатын үш жақты шырмалған күйді қалыптастыра алды. Айта кету керек, мұндай нәтижелер бұрын басқа физикалық платформаларда қол жеткізілген, бірақ дәл жеке басқарылатын, оқылатын және масштабталатын атомдық кубиттер үшін бұл алғашқы жағдай.
Бұл неге маңызды
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Қателер мен аппараттық шектеулерге байланысты бір үлкен кванттық процессорды құру өте қиын. Сондықтан көптеген әзірлеушілер модульдік архитектураға сүйенеді: бір алып компьютердің орнына фотондар арқылы жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары көптеген серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — осы бағыттағы тікелей қадам. Зерттеушілер жеке атомдық жадылардың фотондық байланыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын, кванттық операциялардың жоғары дәлдігін сақтай отырып көрсетті. Шырмалған күйдің қол жеткізілген сенімділігі (fidelity) 84–88% құрады. Сонымен қатар, толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласы» деп аталатын құбылыс алғаш рет жабылды, ал нәтижелер нағыз кванттық корреляциялардың бар екенін дәлелдейтін негізгі сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Кванттық интернетке қадам
Бұл жұмыс IonQ командасының фотондық кванттық байланыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания мамандары екі алыс иондық жүйе арасындағы шырмалуды көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология коммерциялық қолданудан әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлердің, қорғалған коммуникациялық желілердің және кванттық интернеттің маңызды құрылыс блоктары болып саналады.
Сарапшының пікірі: Бұл серпіліс — жай академиялық жетістік емес. Ол кванттық жүйелерді құрудың модульдік тәсілінің өміршең екенін дәлелдейді. Жеке атомдық кубиттерді жоғары дәлдікпен желіге біріктіру мүмкіндігі классикалық машиналар қол жеткізе алмайтын міндеттерді шеше алатын масштабталатын кванттық компьютерлерді құруға жол ашады. Криптовалюталар мен блокчейн үшін бұл қазіргі криптографиялық стандарттарға ықтимал қауіп төндіреді, сонымен қатар кванттық төзімді алгоритмдерді әзірлеу мүмкіндігін де ұсынады.