Үш түйінді кванттық желі атомдық кубиттерде: таратылған есептеулердегі жаңа шекара
Кванттық технологиялар әлемі айтарлықтай алға қадам жасады. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні сәтті іске асырды. Бұл жай зертханалық қызық емес, кванттық жүйелерді масштабтау саласындағы нақты серпіліс.
Эксперименттің мәні
Негізгі жетістік үш қашықтағы кванттық түйін арасында үшжақты шиеленіскен күйдің (Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі немесе GHZ деп белгілі) қалыптасуы болды. Бұл түйіндер бір-бірімен фотондық байланыс арналары арқылы жалғанды. Бұрын шиеленісу екі түйінде көрсетілген болатын, ал үш түйінді желілер тек басқа физикалық платформаларда ғана болған. Дегенмен, дербес басқарылатын, оқылатын және масштабталатын жеке атомдық кубиттер үшін мұндай нәтиже алғаш рет алынып отыр.
Неліктен бұл ойын ережелерін өзгертеді
Кванттық компьютерлерді әзірлеушілердің басты қиындығы — масштабтау. Мыңдаған кубиттері бар бір алып кванттық процессор жасау — шудың және қателіктердің орасан зор деңгейіне байланысты мүмкін емеске жуық міндет. Мен ұзақ мерзімді перспективада жалғыз дұрыс деп санайтын балама тәсіл — модульдік архитектура. Монолитті алыптың орнына біз фотондармен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі аламыз. Бұл ресурстар таратылған классикалық интернеттің дамуына тікелей ұқсас.
Бұл эксперимент — осы бағыттағы маңызды қадам. Зерттеушілер жеке атомдық жадтар фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын дәлелдеді. Шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% әсерлі көрсеткішті құрады. Оның үстіне, толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жабу алғаш рет мүмкін болды. Мермин теңсіздігінің бұзылуын растау — бұл жай статистикалық кездейсоқтық емес, нағыз кванттық корреляциялардың бар екендігінің берік дәлелі.
Кванттық интернетке жол
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясының логикалық жалғасы болып табылады. Бұрын олар екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісуді көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология, әрине, коммерциялық енгізуден әлі алыс, бірақ мұндай эксперименттер — таратылған кванттық компьютерлер, абсолютті қорғалған коммуникациялық желілер және, сайып келгенде, кванттық интернет салынатын іргетас.
Сарапшының пікірі: Бұл нәтиже — жай кезекті қадам емес, парадигманың өзгеруі. Duke және IonQ командасы көрсеткен модульдік тәсіл кванттық есептеулердің ең өткір мәселесін — масштабталуды шешеді. Егер біз жеке, тіпті шағын болса да, кванттық процессорларды желіге қоса алсақ, монолитті жүйелер үшін қолжетімсіз есептеу қуатына ие боламыз. Мен алдағы 3-5 жылда таратылған кванттық архитектураларға деген қызығушылықтың жарылыс тәрізді өсетінін болжаймын.