Кванттық желілердегі серпіліс: ғалымдар алғаш рет алыстағы атомдық кубиттерде үшжақты шиеленісуді жасады
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы кванттық технологияларды дамытуда маңызды қадам жасады. Олар әлемдегі алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні жеке атомдық кубиттер негізінде көрсете алды. Бұл оқиға кванттық интернет пен масштабталатын кванттық есептеу жүйелерін құру жолындағы маңызды кезеңді белгілейді.
Эксперименттің мәні
Жұмыстың негізінде Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын үш жақты кванттық шиеленіс жатыр. Бұл күйде фотондық арналармен байланысқан үш алыс кванттық түйін біртұтас кванттық жүйені құрайды. Бір кубиттің күйінің өзгеруі олардың арасындағы қашықтыққа қарамастан, қалған екі кубитке лезде әсер етеді.
Бұрын мұндай нәтижелер басқа физикалық платформаларда немесе екі түйінмен ғана қол жеткізілген болатын. Алайда, бұл жолы алғаш рет үш түйінді шиеленісті жеке атомдық кубиттерде жүзеге асыру мүмкін болды. Мұндай тәсілдің басты артықшылығы — жүйені тәуелсіз басқару, оқу және, ең бастысы, толыққанды есептеу машиналарын құру үшін масштабтау мүмкіндігі.
Бұл индустрия үшін неге маңызды
Қуатты кванттық компьютерлерді құрудағы басты кедергі — масштабтау. Қателердің жинақталуы мен физикалық шектеулерге байланысты бір үлкен кванттық процессорды салу өте қиын. Сондықтан да көптеген әзірлеушілер модульдік архитектураға көшуде. Бір алып құрылғының орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл ресурстар серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — осы тұжырымдаманың өміршеңдігінің тікелей дәлелі. Зерттеушілер жеке атомдық жадылардың фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Алынған шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% құрады. Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жауып, нағыз кванттық корреляциялардың болуын қатаң тексеретін Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Болашаққа көзқарас
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания екі алыс иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология коммерциялық енгізуден әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған коммуникациялық желілер және, сайып келгенде, кванттық интернет үшін іргелі құрылыс блоктары болып табылады.
Сарапшының пікірі: Бұл нәтиже — жай зертханалық жеңіс емес. Ол кванттық есептеулердегі модульдік тәсілдің техникалық тұрғыдан жүзеге асырылатынын дәлелдейді. Криптоиндустрия үшін бұл сигнал: мұндай желілер аясында кванттық кілттерді тарату (QKD) арқылы деректерді қорғау, қолданыстағы шифрлау алгоритмдерін бұза алатын толыққанды кванттық компьютер пайда болғаннан бұрын шындыққа айналуы мүмкін.