Кванттық телепортация жаңа деңгейге көтерілді: алғаш рет үш алыстағы атомдық кубит шатастырылды
Дьюк университетінің зерттеушілер тобы IonQ инженерлерімен бірлесіп, кванттық желілер саласында серпіліс жасады. Олар алғаш рет жеке атомдық кубиттерге негізделген толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құра алды. Негізгі жетістік – фотондық арналармен байланысқан үш қашықтағы түйін арасында Гринбергер – Хорн – Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын күйді қалыптастыру болды.
Кванттық шиеленісу – бұл бірнеше бөлшектердің арақашықтығына қарамастан, үзіліссіз байланыста болу құбылысы. Бір бөлшектің күйінің өзгеруі басқаларына лезде әсер етеді, бұл әсерді болашақ кванттық желілер мен кванттық интернеттің негізіне айналдырады. Бұған дейін ғалымдар екі қашықтағы түйін арасындағы шиеленісуді көрсеткен болатын, бірақ жеке атомдық кубиттерде үш түйінді желіге қол жеткізу – бұл түбегейлі жаңа қадам.
Неліктен бұл бетбұрыс сәті
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі – масштабтау. Қателердің жинақталуы мен аппараттық шектеулерге байланысты бір үлкен кванттық процессорды құру өте қиын. Дәл осы себепті индустрия модульдік архитектураға сүйенеді: бір алып компьютердің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары мыңдаған серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент – осы бағыттағы практикалық қадам. Зерттеушілер жеке атомдық жадылардың фотондық байланыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын және сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтай алатынын көрсетті. Эксперимент барысында шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% құрады. Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жауып, Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады – бұл шынайы кванттық корреляциялардың болуына арналған негізгі сынақтардың бірі.
Кванттық интернетке қадам
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық байланыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұған дейін компания екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісуді 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 нәтиже кванттық желіні теориялық ізденістер жазықтығынан инженерлік прототиптер саласына ауыстырады. Жеке атомдарда үш түйінді шиеленісудің жоғары сенімділікпен көрсетілуі – бұл нарыққа сигнал: модульдік кванттық жүйелер шындыққа айналуда. Криптография және блокчейн инфрақұрылымы үшін бұл кванттық қауіптерден қорғауды ертеңге қалдырмай, бүгін енгізу керек дегенді білдіреді.