Кванттық желілердегі серпіліс: ғалымдар алғаш рет үш алыстағы атомдық кубитті шатастырды
Кванттық есептеулер әлемі тағы бір маңызды қадам жасады. Дьюк университетінің зерттеу тобы IonQ компаниясымен бірлесіп, жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құруды жариялады. Бұл жетістік масштабталатын кванттық интернетке апарар жолдағы маңызды кезеңді білдіреді.
Жұмыстың негізгі нәтижесі үш қашықтағы кванттық түйін арасындағы үш жақты шиеленіскен күйдің (Greenberger–Horne–Zeilinger, немесе GHZ-күйі) демонстрациясы болды. Бұл түйіндер фотондық арналар арқылы байланыстырылып, біртұтас кванттық жүйені құруға мүмкіндік берді, мұнда бір кубиттің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан қалған екеуінің күйіне лезде әсер етеді.
Бұл индустрия үшін нені білдіреді?
Осы уақытқа дейін ғалымдар екі қашықтағы түйін арасындағы шиеленісті және басқа физикалық платформаларда үш түйінді желілерді сәтті көрсеткен болатын. Алайда, мұндай нәтиже алғаш рет дәл жеке атомдық кубиттер үшін қол жеткізілді. Бұл түбегейлі маңызды, өйткені мұндай кубиттер бірегей қасиеттерге ие: оларды тәуелсіз басқаруға, оқуға және ең бастысы, толыққанды есептеу жүйелерін құру үшін масштабтауға болады.
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Бір үлкен кванттық процессорды құру қателіктер мен жабдықтың шектеулеріне байланысты үлкен техникалық қиындықтарға әкеледі. Сондықтан көптеген әзірлеушілер модульдік архитектураға сүйенуде. Бір монолитті компьютердің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құру ұсынылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары мыңдаған серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — осы бағыттағы тікелей қадам. Зерттеушілер жеке атомдық жадылар фотондық байланыстар арқылы ортақ кванттық күй құра алатынын, сонымен бірге кванттық операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Эксперимент барысында шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% құрады. Оған қоса, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көп компонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» жабуға қол жеткізді. Нәтижелер сонымен қатар шынайы кванттық корреляциялардың бар екенін дәлелдейтін негізгі сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Болашаққа көзқарас
Бұл жұмыс IonQ командасының фотондық кванттық байланыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұған дейін компания мамандары екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология коммерциялық қолданудан әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған коммуникациялық желілер және сайып келгенде, кванттық интернет үшін маңызды құрылыс блоктары болып табылады.
Сарапшының пікірі: Бұл жетістік — жай зертханалық қызық емес. Ол кванттық жүйелерді құрудағы модульдік тәсілдің өміршең екенін дәлелдейді. Нақты коммерцияландыру тағы 5-10 жылды алуы мүмкін, бірақ дәл осындай қадамдар кванттық есептеулерді ғылыми фантастикадан инженерлік шындыққа айналдырады. Инвесторлар осы салада белсенді жұмыс істейтін компанияларға назар аударуы керек — олар ертеңгі күннің инфрақұрылымын қалыптастыруда.