Кванттық серпіліс: алғаш рет жеке атомдық кубиттерде үш түйінді желі жасалды
Кванттық есептеулер әлемі айтарлықтай алға қадам жасады. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы жеке атомдық кубиттер негізінде жұмыс істейтін тарихтағы алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы хабарлады. Бұл жетістік екіжақты эксперименттерден күрделірек, масштабталатын архитектураға көшуді білдіреді.
Жұмыстың негізгі элементі Гринбергер–Хорн–Цайлингер күйі (GHZ-күйі) — үшжақты кванттық шиеленіс деп аталатын күйдің қалыптасуы болды. Әдеттегі бөлшектер жұбынан айырмашылығы, мұнда фотондық арналармен байланысқан үш алыс кванттық түйін күйлердің лездік корреляциясын көрсетеді. Дәл осындай көпбөлшекті күйлер кванттық интернет пен таратылған есептеуіш қуаттарды құрудың негізі болып табылады.
Неліктен бұл бетбұрыс сәті?
Бұрын екі алыс түйін арасындағы шиеленіс көп рет дәлелденген болатын. Алайда, жеке атомдық кубиттер платформасында үш түйінге дейін масштабтау іргелі мәселелерге тап болды: тәуелсіз бақылау, оқу және когеренттілікті сақтау қажеттілігі. Дьюк пен IonQ ғалымдары бұл мәселені шешіп қана қоймай, операциялардың жоғары дәлдігін де көрсетті.
Алынған шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% әсерлі көрсеткішті құрады. Оның үстіне, таратылған көпкомпонентті күй үшін «анықтау олқылығын» толығымен жабу алғаш рет мүмкін болды. Нәтижелер сонымен қатар Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады — бұл классикалық статистикалық сәйкестіктер емес, нағыз кванттық корреляциялардың болуын дәлелдейтін қатаң математикалық тест.
Масштабтау жолы ретіндегі модульдік тәсіл
Қазіргі кванттық инженерия қатаң шектеуге тап болып отыр: мыңдаған кубиттері бар бір алып кванттық процессорды құру қателердің жинақталуы мен физикалық шектеулерге байланысты өте қиын. Дәл осы себептен IonQ қоса алғанда, көбірек әзірлеушілер модульдік архитектураға сүйенуде. Идея қарапайым және талғампаз: бір монолитті компьютердің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл есептеуіш ресурстары мыңдаған серверлер арасында таратылған классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — осы тұжырымдаманың өміршеңдігінің тікелей дәлелі. Зерттеушілер жеке атомдық жадылар фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді құра алатынын, сонымен бірге жоғары дәлдікті сақтайтынын көрсетті. Жұмыс IonQ компаниясының фотондық қосылыстар саласындағы сәтті эксперименттер сериясын жалғастырады: бұрын компания екі алыс иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болса, енді архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті.
Менің талдауым: Бұл жай зертханалық қызық емес. «Анықтау олқылығын» жабу және Мермин теңсіздігінің бұзылуы — жүйенің классикалық физиканың шегінде емес, шынайы кванттық режимде жұмыс істейтінінің көрсеткіштері. Коммерциялық кванттық интернетке әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ қауіпсіз байланыс желілері мен таратылған кванттық есептеулердің іргетасын қалайды. Технология «мүмкін» санатынан «қашан» санатына ауысуда.