Үш түйінді кванттық желі жеке атомдарда: таратылған есептеулердегі серпіліс
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы кванттық технологияларды дамытуда маңызды қадам жасап, алғаш рет жеке атомдық кубиттерге негізделген толық таратылған үш түйінді кванттық желіні көрсетті. Бұл эксперимент – жай ғана зертханалық қызық емес, масштабталатын кванттық есептеу жүйелерін құру жолындағы маңызды кезең.
Негізгі жетістік – фотондық арналар арқылы қосылған үш қашықтағы кванттық түйін арасында үшжақты шиеленіскен күйдің (Greenberger–Horne–Zeilinger күйі) қалыптасуы болды. Бұрынғы жұмыстарда шиеленісу басқа физикалық платформаларда көрсетілсе, мұнда алғаш рет жеке атомдық кубиттер үшін бұл әсерге қол жеткізілді. Мұндай кубиттердің маңызды артықшылығы бар: оларды дербес басқаруға, оқуға және ең бастысы, күрделі есептеу архитектураларын құру үшін масштабтауға болады.
Неліктен бұл ойын ережелерін өзгертеді
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі – масштабтау. Мыңдаған кубиттері бар бір алып кванттық процессорды жасау қателердің жинақталуы мен жабдықтың физикалық шектеулеріне байланысты мүмкін емес. Сондықтан индустрия модульдік архитектураға қарай белсенді түрде жылжуда. Барлық есептеу қуатын бір құрылғыға сыйғызуға тырысудың орнына, біз фотондармен қосылған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрамыз. Бұл тәсіл ресурстар мыңдаған серверлер арасында таратылған классикалық интернеттің даму логикасын толығымен қайталайды.
Жаңа эксперимент – жеке атомдық жадтардың фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді құра алатындығының, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтындығының практикалық көрінісі. Жұмыс барысында ғалымдар шиеленіскен күйдің дұрыстығын (fidelity) 84–88% деңгейінде тіркеді. Сонымен қатар, олар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» жабуға қол жеткізді. Нәтижелер сонымен қатар Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады – бұл классикалық статистика емес, шынайы кванттық корреляциялардың бар екенін дәлелдейтін ең қатаң сынақтардың бірі.
Болашаққа көзқарас
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісуді көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технологияны коммерциялық қолдану алыс болашақтың ісі болса да, мұндай эксперименттер таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған коммуникациялық желілер және, сайып келгенде, кванттық интернет үшін іргетас болып табылады.
Менің пікірім: Бұл нәтиже кванттық есептеулерге модульдік тәсілдің жай теория емес, жұмыс істейтін стратегия екенін растайды. Атомдық кубиттерде жоғары дәлдікпен және «айлаларды» жабу арқылы үшжақты шиеленісуге қол жеткізу – нарыққа сигнал: кванттық интернет инфрақұрылымы көпшілік күткеннен тезірек шындыққа айналуда. Келесі логикалық қадам түйіндер санын 5–10-ға дейін арттыру және оларды классикалық деректерді беру желілерімен интеграциялау болады.