Кванттық серпіліс: алыстағы атомдық кубиттердің үш жақты шиеленісуі алғаш рет қол жеткізілді
Кванттық есептеулер әлемі таратылған желілерді практикалық іске асыруға тағы бір шешуші қадам жасауда. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының біріккен күш-жігерімен зерттеу тобы жеке атомдық кубиттер негізіндегі алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы жариялады. Бұл жетістік екіжақты эксперименттерден күрделірек, масштабталатын архитектураға көшуді білдіреді.
Эксперименттің мәні
Негізгі нәтиже кеңістіктік бөлінген үш кванттық түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын күйдің қалыптасуы болды. Қарапайым жұптық шиеленісуден айырмашылығы, GHZ-күйі үш бөлшекті біріктіреді, сондықтан біреуін өлшеу қалғандарының барлығының күйін лезде анықтайды. Түйіндер арасындағы байланыс фотондық арналар арқылы жүзеге асырылды — бұл кванттық интернетті құрудың стандартты және ең перспективалы әдісі.
Мұндай үш түйінді желілер басқа физикалық платформаларда бұрыннан көрсетілгенін, бірақ бұл нәтиже алғаш рет жеке атомдық кубиттерде алынғанын атап өту маңызды. Дәл атомдық кубиттер, мысалы, асқын өткізгіш тізбектерден айырмашылығы, бірегей қасиеттерге ие: оларды тәуелсіз басқаруға, жоғары дәлдікпен оқуға және, ең бастысы, толыққанды есептеу жүйелерін құру үшін масштабтауға болады.
Бұл неге серпіліс?
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Мыңдаған кубиттері бар бір алып процессорды құру қателердің жинақталуы мен жабдықтың шектеулеріне байланысты орасан зор техникалық қиындықтармен байланысты. Дәл осы себепті индустрия модульдік архитектураға көбірек бейімделуде: монолитті компьютердің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл есептеу ресурстары серверлер арасында таратылған классикалық интернеттің дамуының тікелей аналогы.
Жаңа эксперимент — модульдік тәсілдің жұмыс істейтінінің практикалық көрсетілімі. Зерттеушілер жеке атомдық жадылар фотондық байланыстар арқылы ортақ кванттық күйді құра алатынын, сонымен бірге кванттық операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Алынған шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% әсерлі көрсеткішті құрады. Сонымен қатар, толық таратылған көпкомпонентті күй үшін алғаш рет «детектрлеу айласы» деп аталатын нәрсе жабылды, ал нәтижелер классикалық түсіндірмелерді жоққа шығаратын шынайы кванттық корреляциялардың болуына қатаң тест — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Кванттық интернетке жол
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық байланыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания екі алыс иондық жүйе арасындағы шиеленісуді көрсеткен болатын, ал қазір архитектура үш толыққанды түйінге дейін кеңейтілді. Коммерциялық қолдануға әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған байланыс желілері және, сайып келгенде, кванттық интернет үшін өте маңызды құрылыс блоктары болып табылады.
Менің пікірім: Бұл нәтиже — жай ғана зертханалық қызық емес. Ол біздің ең жақсы қолжетімді кубиттерден кванттық желілер құра алатынымызды, компромисстер іздеудің қажеті жоқ екенін дәлелдейді. Инвесторлар мен әзірлеушілер үшін бұл сигнал: атомдық кубиттердегі модульдік архитектура монолитті тәсілдерге нақты бәсекелес бола бастады және масштабталатын кванттық есептеулердің болашағы дәл осы бағытта болуы мүмкін.