Ғалымдар алғаш рет жеке атомдарда үшжақты кванттық шиеленісті жасады — бұл кванттық интернетке қарай серпіліс.
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы таратылған кванттық есептеулерді дамытуда маңызды қадам жасады. Эксперимент барысында олар фотондық арналар арқылы жалғанған үш қашықтағы атомдық кубит арасында алғаш рет үшжақты шиеленісті (Гринбергер — Хорн — Цайлингер күйі) жүзеге асырды. Бұл жеке атомдық жүйелерге негізделген әлемдегі алғашқы толық таратылған үштүйінді кванттық желі.
Не болды
Кванттық шиеленіс — бұл екі немесе одан да көп бөлшектер арасындағы қашықтыққа қарамастан, олардың лезде байланыста болу құбылысы. Бір бөлшектің күйінің өзгеруі басқаларына бірден әсер етеді. Бұл қасиет болашақ кванттық желілер мен кванттық интернет деп аталатын құбылыстың негізінде жатыр.
Бұрын ғалымдар екі қашықтағы түйін арасындағы шиеленісті, сондай-ақ басқа физикалық платформалардағы (мысалы, фотондар немесе асқын өткізгіш тізбектер) үштүйінді желілерді көрсеткен болатын. Алайда мұндай нәтиже жеке атомдық кубиттер — дербес басқарылатын, оқылатын және, ең бастысы, толыққанды есептеу машиналарын құру үшін масштабталатын жүйелер үшін алғаш рет алынып отыр.
Неліктен бұл серпіліс
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Мыңдаған кубиттері бар бір үлкен кванттық процессорды жасау қателіктер, шу және жабдықтың шектеулеріне байланысты өте қиын. Дәл осы себепті индустрия модульдік архитектураға қарай жылжуда: бір монолитті құрылғының орнына фотондық байланыс желілерімен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі салынады. Бұл тәсіл классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді, мұнда есептеу ресурстары мыңдаған серверлер арасында таратылады.
Жаңа эксперимент — мұндай стратегияның өміршеңдігінің тікелей дәлелі. Зерттеушілер жеке атомдық жадтар фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күй құра алатынын, сонымен бірге кванттық операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Эксперимент барысында шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% құрады. Сонымен қатар, ғалымдар толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» (лазейка детектирования) алғаш рет жапты. Нәтижелер сонымен қатар Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады — бұл классикалық статистикалық сәйкестіктер емес, шынайы кванттық корреляциялардың бар екенін дәлелдейтін негізгі сынақтардың бірі.
Кванттық интернетке қадам
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болса, енді архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология коммерциялық қолданудан әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлердің, қорғалған коммуникациялық желілердің және, сайып келгенде, кванттық интернеттің іргелі құрылыс блоктары болып табылады.
Менің пікірім: Жеке атомдарда үшжақты шиеленіске қол жеткізу — бұл жай рекорд емес, кванттық есептеулердегі модульдік тәсілдің шынымен жұмыс істейтінін көрсету. Егер бұрын біз «кванттық интернет» туралы алыс футуристік тұжырымдама ретінде айтсақ, енді бізде оның негізгі элементінің жұмыс істейтін прототипі бар. Мұндағы прогрестің негізгі көрсеткіші — «анықтау олқылығын» жабу, бұл нәтижелерді классикалық түсіндіру мүмкіндігін жоққа шығарады. Бұл технологияның зертханалық қызықтар санатынан инженерлік-қайталанатын шешімдер саласына ауысатынын білдіреді. Келесі қадам — түйіндер санын көбейту және fidelity-ді қателерді түзетуге жарамды деңгейге дейін арттыру.