Кванттық желілердегі серпіліс: алғаш рет үш алыстағы атомдық кубит шатастырылды — модульдік кванттық компьютерге қадам
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеу тобы кванттық коммуникация саласында маңызды серпіліс жасады. Тарихта алғаш рет олар жеке атомдық кубиттерге негізделген толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құруға қол жеткізді. Негізгі жетістік фотондық арналар арқылы жалғанған үш қашықтағы түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын үшжақты шиеленіскен күйді қалыптастыру болды.
Бұл кванттық технологиялар үшін нені білдіреді
Бір бөлшектің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан басқаларына лезде әсер ететін кванттық шиеленісу құбылысы болашақ кванттық желілердің іргетасы болып табылады. Бұрын ғалымдар екі түйін арасындағы шиеленісуді, сондай-ақ балама платформаларда үш түйінді желілерді сәтті көрсеткен болатын. Алайда қазіргі эксперимент бірегей, өйткені мұндай нәтижеге алғаш рет жеке атомдық кубиттерде қол жеткізілді. Бұл кубиттердің басты артықшылығы бар: оларды дербес басқаруға, оқуға және ең бастысы, толыққанды есептеу жүйелерін құру үшін масштабтауға болады.
Неліктен бұл масштабтаудағы серпіліс
Кванттық компьютер әзірлеушілерінің басты мәселесі — масштабтау. Бір алып кванттық процессорды құру қателіктер мен жабдықтың шектеулеріне байланысты орасан зор техникалық қиындықтармен байланысты. Сондықтан көптеген сарапшылар модульдік архитектураға сүйенуде. Бір монолитті чиптің орнына фотондармен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құру ұсынылады. Бұл тәсіл ресурстар мыңдаған серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді. Жаңа эксперимент — осы бағыттағы тікелей қадам.
Зерттеушілер фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыру мүмкіндігін ғана көрсетіп қоймай, сонымен қатар дәлдіктің әсерлі көрсеткіштеріне қол жеткізді. Алынған шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% құрады. Оның үстіне, толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін алғаш рет «детектрлеу айласы» жабылды. Нәтижелер сонымен қатар шынайы кванттық корреляциялардың болуына арналған ең қатаң сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Болашаққа көзқарас
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісуді көрсеткен болса, енді архитектураны үш толыққанды түйінге дейін сәтті кеңейтті. Технологияны коммерциялық қолдануға әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер мен қауіпсіз коммуникациялық желілер үшін өте маңызды құрылыс блоктары болып табылады.
Аналитик пікірі: Бұл эксперимент — жай ғана ғылыми қызық емес, маңызды инженерлік сигнал. Ол «желіге біріктірілген көптеген шағын кванттық процессорлар» тәсілінің өміршең екенін дәлелдейді. Криптография үшін бұл кванттық есептеулер тарапынан төнетін қауіптің абстрактілі емес, нақты сезілетін болатынын білдіреді, дегенмен бұл 10-15 жылдық көкжиекте. Блокчейн саласындағы инвесторлар мен әзірлеушілер модульдік кванттық жүйелердегі прогресті қазірден бастап мұқият бақылауы керек.