Кванттық желілердегі серпіліс: Ғалымдар алғаш рет үш алыстағы атомдық кубитті шатастырды
Кванттық технологиялар әлемі айтарлықтай алға қадам жасады. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының біріккен күш-жігерімен зерттеу тобы жеке атомдық кубиттер негізінде жұмыс істейтін алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы жариялады. Бұл жетістік қарапайым екі нүктелік шиеленісуден күрделірек, көп компонентті архитектураға көшуді білдіреді.
Эксперимент барысында мамандар үш қашықтағы кванттық түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын күйді қалыптастыра алды. Бұл серпілістің негізгі ерекшелігі – түйіндер арасындағы байланыс фотондық арналар арқылы жүзеге асырылады, бұл масштабталатын кванттық желілерді құрудың қажетті шарты болып табылады.
Неліктен бұл ойын ережелерін өзгертеді
Қазіргі заманғы кванттық компьютерлердің негізгі мәселесі – масштабтау. Бір алып кванттық процессорды құру орасан зор техникалық қиындықтармен, соның ішінде қателердің жоғары деңгейімен және аппараттық қамтамасыз етудің шектеулерімен байланысты. Желі өзара байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын модульдік тәсіл қуатты кванттық есептеу жүйелерін құрудың ең перспективалы жолы ретінде қарастырылады. Бұл эксперимент – мұндай тәсілдің жеке атомдар деңгейінде өміршеңдігінің тікелей дәлелі.
Бұрынғы жұмыстардан айырмашылығы, мұнда шиеленісу басқа физикалық платформаларда көрсетілген болатын, бұл зерттеу алғаш рет жеке атомдық кубиттер үшін үш жақты шиеленісуге қол жеткізді. Бұл өте маңызды, өйткені мұндай кубиттерді тәуелсіз басқаруға, оқуға және ең бастысы, толыққанды есептеу машиналарын құру үшін масштабтауға болады.
Техникалық мәліметтер мен перспективалар
Эксперимент нәтижелері әсерлі. Алынған шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84%-дан 88%-ға дейін құрады. Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көп компонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жаба алды. Кванттық корреляциялардың шынайылығының қосымша растамасы Мермин теңсіздігінің бұзылуы болды – бұл кванттық физикадағы ең қатаң сынақтардың бірі.
Бұл табыс – IonQ командасының жұмысындағы заңды кезең, олар бұрын екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісуді көрсеткен болатын. Енді архитектура үш толыққанды түйінге дейін кеңейтілді. Технологияны коммерциялық қолдануға әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлерге, абсолютті қорғалған байланыс желілеріне және, сайып келгенде, кванттық интернетке негіз қалайды.
Сарапшының пікірі: Жеке атомдық кубиттерде үш жақты шиеленісуге қол жеткізу – бұл жай ғана ғылыми қызық емес, маңызды инженерлік қадам. Бұл біздің кванттық желілерді қағаз жүзінде емес, нақты өмірде басқарылатын және масштабталатын элементтерді пайдалана отырып құра алатынымызды дәлелдейді. Дәл осындай «кірпіштер» сайып келгенде, ең қуатты классикалық суперкомпьютерлердің де қолынан келмейтін міндеттерді шешуге қабілетті кванттық интернетті құруға мүмкіндік береді.