Кванттық желілердегі серпіліс: ғалымдар алғаш рет үш алыстағы атомдық кубитті шатастырды
Кванттық айқасу — бір бөлшектің күйі екіншісіне, олардың арақашықтығына қарамастан, лезде әсер ететін құбылыс. Бұл эффект болашақ кванттық желілер мен кванттық интернеттің негізінде жатыр. Алайда жақында ғана ғалымдар айқасу тек екі алыс түйін арасында ғана көрсете алатын. Енді Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілері жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні жасап, серпіліс жасады.
Эксперимент барысында мамандар Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күй) деп аталатын үш жақты айқасқан күйді қалыптастыра алды. Әрқайсысы жеке атомдық кубит болып табылатын үш кванттық түйін фотондық арналармен байланыстырылды. Бұл — тәуелсіз басқаруға, оқуға және есептеу жүйелерін құру үшін масштабтауға болатын жеке атомдық кубиттер үшін осындай нәтижеге қол жеткізілген алғашқы жағдай.
Неліктен бұл серпіліс
Кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Қателер мен жабдықтың шектеулеріне байланысты бір үлкен кванттық процессорды жасау өте қиын. Сондықтан көптеген әзірлеушілер модульдік архитектураға сүйенеді: бір алып компьютердің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі жасалады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары көптеген серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент дәл осы бағыттағы қадам болды. Зерттеушілер жеке атомдық жадылар фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын, кванттық операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Эксперимент барысында айқасқан күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% жетті. Сонымен қатар, толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жабу алғаш рет мүмкін болды. Нәтижелер сонымен қатар шынайы кванттық корреляциялардың бар екенін көрсететін негізгі сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Кванттық интернетке қадам
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания мамандары екі алыс иондық жүйе арасындағы айқасуды көрсеткен болатын, ал енді архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология коммерциялық қолданудан әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлердің, қорғалған байланыс желілерінің және кванттық интернеттің маңызды құрылыс блоктары болып саналады.
Аналитик пікірі: Бұл серпіліс — жай ғана ғылыми сенсация емес, кванттық интернетті құрудағы практикалық қадам. Әрбір түйін жеке атомдық кубит болып табылатын модульдік архитектура кванттық есептеулердің дамуын ұзақ уақыт тежеген масштабтау мәселесін шешеді. Егер зерттеу қарқыны сақталса, алдағы 5-7 жыл ішінде таратылған кванттық желілердің алғашқы коммерциялық прототиптерін көре аламыз.