Кванттық желілердегі серпіліс: алғаш рет үш алыстағы атомдық кубиттердің шиеленісуі жасалды
Кванттық технологиялар әлемі кезекті шешуші қадамды алға жасауда. Дьюк университетінің зерттеушілер тобы IonQ компаниясының инженерлерімен бірлесіп, жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы жариялады. Бұл оқиға практикалық кванттық интернетке апарар жолдағы маңызды кезеңді белгілейді.
Негізгі жетістік үш қашықтағы кванттық түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер (GHZ) күйі деп аталатын үшжақты шиеленіскен күйдің қалыптасуы болды. Бұл түйіндер бір-бірімен фотондық арналар арқылы жалғанып, біртұтас кванттық жүйені құруға мүмкіндік берді, мұнда бір бөлшектің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан басқаларына лезде әсер етеді.
Неліктен бұл бетбұрыс сәті?
Осы уақытқа дейін кванттық шиеленісу бойынша сәтті эксперименттер, әдетте, екі түйінмен шектелетін. Үш түйінді желілер басқа физикалық платформаларда көрсетілгенімен, дәл жеке атомдық кубиттермен жұмыс істеу ерекше қызығушылық тудырады. Атомдық кубиттер жоғары тұрақтылыққа ие және әрбір түйінді дербес басқаруға және оқуға болатын толыққанды есептеу жүйелеріне ауқымдауға әлеуетті.
Қазіргі кванттық инженерияның басты мәселесі — ауқымдау. Сындарлы қателіксіз бір үлкен кванттық процессорды жасау мүмкін емес дерлік. Ғалымдар көрсеткен балама тәсіл — бұл модульдік архитектура. Монолитті компьютердің орнына фотондармен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл есептеу қуаты серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді.
Техникалық мәліметтер және маңызы
Эксперимент барысында зерттеушілер шиеленіскен күйдің дұрыстығын (fidelity) 84–88% деңгейінде қамтамасыз етті. Сонымен қатар, олар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» (лазейка детектирования) жабуға қол жеткізді. Бұл нәтижелерді классикалық эффектілермен немесе өлшеу қателіктерімен түсіндіруге болмайтынын білдіреді. Қосымша растау ретінде Мермин теңсіздігінің бұзылуы — шынайы кванттық корреляциялардың болуына арналған ең қатаң сынақтардың бірі — алынды.
Жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұған дейін компания екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісуді көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін сәтті кеңейтті. Коммерциялық қолдануға әлі алыс болса да, дәл осындай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлердің, қорғалған байланыс желілерінің және, сайып келгенде, кванттық интернеттің іргетасын қалайды.
Сарапшының пікірі: Бұл эксперимент — жай техникалық қызық емес. Ол атомдық кубиттердегі кванттық желілердің модульдік архитектурасының өміршең екенін дәлелдейді. «Анықтау айласын» жабу — әсіресе маңызды қадам, өйткені ол байқалатын корреляцияның кванттық табиғатының шынайылығына қатысты соңғы күмәндерді жояды. Біз шашыраңқы зертханалық демонстрациялардан болашақ жаһандық кванттық инфрақұрылымның контуры біртіндеп қалай айқындалып жатқанын байқап отырмыз.