Эксклюзив: Әлемдегі алғашқы жеке атомдардағы үш түйінді кванттық желі — модульдік кванттық компьютерлерге серпін
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру арқылы кванттық технологиялар саласында елеулі серпіліс жасады. Бұл жетістік практикалық модульдік кванттық есептеу жүйелері мен кванттық интернетке апаратын маңызды қадам болып табылады.
Эксперименттің мәні: қашықтықтағы GHZ-күйі
Мамандар алғаш рет үш алыстағы кванттық түйін арасында үшжақты шиеленіскен күй (Greenberger–Horne–Zeilinger күйі немесе GHZ-күйі) деп аталатын күйді қалыптастыра алды. Бұл түйіндер фотондық арналар арқылы байланыстырылды, бұл біртұтас кванттық жүйені құруға мүмкіндік берді, мұнда бір кубиттің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан қалғандарының барлығына бірден әсер етеді.
Бұрын мұндай эксперименттер басқа физикалық платформаларда жүргізілген болатын, бірақ дәл атомдық кубиттер үшін — оларды тәуелсіз басқаруға, оқуға және масштабтауға болатындықтан — бұл нәтиже алғаш рет қол жеткізілді. Атомдық кубиттер өздерінің тұрақтылығы мен басқарылуының арқасында толыққанды есептеу машиналарын құру үшін ең перспективалылардың бірі болып саналады.
Бұл неге ойын ережелерін өзгертеді
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Қателердің жинақталуы мен физикалық шектеулерге байланысты бір алып кванттық процессорды құру өте қиын. Дәл осы себепті индустрия классикалық интернеттің дамуын еске түсіретін модульдік архитектураға көбірек көшуде: бір суперкомпьютердің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады.
Жаңа эксперимент жеке атомдық жадылардың фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын айқын көрсетеді. Алынған шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% құрады, бұл осындай күрделі жүйелер үшін тамаша көрсеткіш болып табылады.
Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» жаба алды. Нәтижелер сонымен қатар Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады — бұл классикалық имитацияларды емес, нағыз кванттық корреляциялардың болуын дәлелдейтін негізгі сынақтардың бірі.
Болашаққа көзқарас
Технология әлі коммерциялық қолданудан алыс болса да, бұл эксперимент болашақ таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған коммуникациялық желілер және кванттық интернет үшін маңызды құрылыс блогы болып табылады. Жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады: бұрын компания екі түйін арасындағы шиеленісті көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін сәтті кеңейтті.
Менің сараптамалық пікірім: Бұл нәтиже кванттық есептеулерге модульдік көзқарас тек теориялық тұжырымдама ғана емес, нақты жұмыс істейтін технология екенін растайды. Атомдық кубиттерде «анықтау айласын» жабу арқылы үш түйінді желіге қол жеткізу — бұл жай рекорд емес, біз шынымен масштабталатын кванттық жүйелерді құра алатынымыздың көрсеткіші. Келесі логикалық қадам — түйіндер санын ондаған және жүздегенге дейін арттыру, бұл көпшілік күткеннен тезірек болуы мүмкін.