Кванттық желілердегі серпіліс: алғаш рет қашықтағы атомдық кубиттердің үшжақты шиеленісуіне қол жеткізілді
Кванттық есептеулер әлемі кезекті маңызды қадамды алға жасауда. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеу тобы жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы хабарлады. Бұл жетістік кванттық интернетті практикалық іске асыру жолындағы маңызды кезеңді белгілейді.
Эксперименттің негізгі нәтижесі үш қашықтағы кванттық түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер (GHZ) күйі деп аталатын күйдің қалыптасуы болды. GHZ-күйі — бұл көп бөлшекті кванттық шиеленістің классикалық мысалы, мұнда бір бөлшектің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан қалғандарының барлығына лезде әсер етеді. Бұрын мұндай желілер басқа физикалық платформаларда көрсетілген болатын, бірақ дәл осы нәтиже жеке басқарылатын, оқылатын және масштабталатын атомдық кубиттер үшін алғаш рет алынды.
Неліктен бұл түбегейлі маңызды
Қазіргі кванттық компьютерлердің негізгі мәселесі — масштабтау. Бір алып, қатесіз кванттық процессорды салу өте күрделі. Дәл осы себепті индустрия модульдік архитектураға сүйенеді: монолитті құрылғының орнына фотондық арналармен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл тәсіл классикалық интернеттің дамуына толығымен ұқсас, мұнда есептеу қуаттары серверлер арасында бөлінген.
Жаңа эксперимент — осы бағыттағы тікелей қадам. Зерттеушілер жеке атомдық жад ұяшықтары фотондық қосылыстар арқылы бірыңғай кванттық күйді құра алатынын, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын сенімді түрде дәлелдеді. Алынған шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% әсерлі көрсеткішті құрады. Сонымен қатар, толық таратылған көп компонентті кванттық күй үшін алғаш рет «анықтау айласы» деп аталатын тәсіл жабылды, ал нәтижелер классикалық түсіндірмелерді жоққа шығаратын шынайы кванттық корреляциялардың болуына қатаң сынақ болып табылатын Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Болашақ архитектурасы
Жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын команда екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін сәтті кеңейтті. Технология әлі де зертханалық прототиптер сатысында және коммерциялық қолданудан алыс болса да, дәл осындай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер мен қорғалған коммуникациялық желілер үшін өте маңызды құрылыс блоктары болып табылады.
Сарапшының пікірі: Бұл серпіліс — жай зертханалық қызық емес. Атомдық кубиттерде үш жақты шиеленістің жоғары дәлдікпен және анықтау айласын жабумен демонстрациясы бізді ақауға төзімді кванттық желілерді құруға тікелей жақындатады. Бұл модульдік тәсілдің өміршең екенін дәлелдейді және біз алдағы 5-7 жыл ішінде, онжылдықтар емес, кванттық интернеттің алғашқы прототиптерінің пайда болуын күте аламыз.