Кванттық желілердегі серпіліс: алғаш рет алыстағы атомдық кубиттерде үшжақты шиеленіс жасалды
Кванттық шиеленіс — бір бөлшектің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан екінші бөлшекке лезде әсер ететін құбылыс. Осы уақытқа дейін бұл эффект негізінен зертханалық жағдайда екі түйінде көрсетілген болатын. Алайда жақында Дюк университеті мен IonQ компаниясының мамандары айтарлықтай алға қадам жасады: олар алғаш рет үш қашықтағы түйінге бөлінген жеке атомдық кубиттер арасында үшжақты шиеленісті жасады. Гринбергер-Хорн-Цайлингер (GHZ) күйі деп аталатын бұл жетістік кванттық есептеулердің модульдік архитектурасы үшін жаңа көкжиектер ашады.
Не істелді?
Эксперимент барысында зерттеушілер үш кванттық түйінді фотондық арналар — кванттық ақпаратты беретін жарық импульстері арқылы қосты. Негізгі ерекшелік — жеке басқаруға, оқуға және ең бастысы масштабтауға болатын жеке атомдық кубиттерді пайдалану болды. Бұрын мұндай нәтижелерге тек басқа платформаларда, мысалы, асқын өткізгіш тізбектерде қол жеткізілген, бірақ ақпаратты ұзақ мерзімді сақтау үшін неғұрлым перспективалы деп саналатын атомдық жүйелерде қол жеткізілмеген еді.
Ғалымдар шиеленіскен күйдің дәлдігіне (fidelity) 84–88% деңгейінде қол жеткізді және алғаш рет «анықтау айласын» — кванттық корреляциялардың шынайылығына күмән келтіруі мүмкін осалдықты жойды. Сонымен қатар, нәтижелер Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады, бұл шынайы кванттық шиеленістің болуының қатаң дәлелі болып табылады.
Неліктен бұл серпіліс?
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Мыңдаған кубиттері бар бір үлкен процессорды салу қателердің жинақталуы мен физикалық шектеулерге байланысты өте қиын. Баламалы тәсіл — модульдік архитектура, мұнда бір алып чиптің орнына фотондармен қосылған көптеген кванттық түйіндердің желісі жасалады. Бұл классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді: есептеу ресурстары таратылған, бірақ біртұтас жұмыс істейді.
Жаңа эксперимент — атомдық кубиттерге негізделген мұндай таратылған жүйеге қарай алғашқы практикалық қадам. Ол жеке атомдық жадтар фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді құра алатынын, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын дәлелдейді. Бұл болашақ кванттық желілер, қорғалған коммуникациялар және, сайып келгенде, кванттық интернет үшін өте маңызды.
Менің сараптамалық пікірім
Бұл жетістік — жай зертханалық қызық емес. Ол кванттық есептеулерге модульдік тәсілдің атомдық платформада өміршең екенін көрсетеді. Алайда жақын жылдары коммерциялық қолдануды күтуге болмайды. Технология әлі де іргелі зерттеулер сатысында, ал үш түйіннен жүздеген түйінге өту үшін фотондық арналардың тұрақтылығы мен қателерді азайту бойынша жылдар бойы жұмыс қажет болады. Дегенмен, дәл осындай қадамдар кванттық интернетті ғылыми фантастикадан инженерлік міндетке айналдырады.