Кванттық серпіліс: алыстағы атомдық кубиттердің үшжақты шиеленісуі алғаш рет жасалды
Кванттық технологиялар әлемі тағы бір маңызды қадам жасады. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеу тобы жеке атомдық кубиттерге негізделген тарихтағы алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы мәлімдеді. Бұл жетістік екі нүктелік эксперименттерден күрделірек, масштабталатын архитектураға көшуді білдіреді.
Жұмыстың негізгі нәтижесі фотондық арналар арқылы өзара байланысқан үш алыс кванттық түйін арасында үшжақты шиеленіскен күй (Greenberger–Horne–Zeilinger күйі) деп аталатын күйдің қалыптасуы болды. Еске сала кетейін, кванттық шиеленіс — бұл бір бөлшектің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан басқаларына лезде әсер ететін іргелі құбылыс. Дәл осы әсер барлық болашақ кванттық желілердің және, сайып келгенде, кванттық интернеттің негізінде жатыр.
Неліктен бұл ойын ережелерін өзгертеді
Осы уақытқа дейін ғалымдар екі алыс түйін арасындағы шиеленісті сәтті көрсетіп, басқа физикалық платформаларда үш түйінді желілерді құрды. Алайда, мұндай нәтиже алғаш рет дәл жеке атомдық кубиттер үшін қол жеткізілді. Бұл түбегейлі маңызды, өйткені мұндай кубиттерді тәуелсіз басқаруға, оқуға және, ең бастысы, толыққанды есептеу жүйелерін құру үшін масштабтауға болады.
Кванттық компьютерлерді әзірлеушілердің басты ауыртпалығы — масштабтау. Қателердің жинақталуына және жабдықтың физикалық шектеулеріне байланысты бір алып кванттық процессорды салу өте қиын. Сондықтан индустрия модульдік архитектураға көбірек сүйенуде. Бір монолитті компьютердің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндердің желісі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары мыңдаған серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — дәл осы бағыттағы тікелей қадам. Зерттеушілер жеке атомдық жадылар фотондық байланыстар арқылы ортақ кванттық күйді құра алатынын, сонымен бірге кванттық операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын нақты көрсетті.
Сандар мен дәлелдер
Эксперимент барысында ғалымдар шиеленіскен күйдің сенімділігіне (fidelity) 84–88% деңгейінде қол жеткізді. Сонымен қатар, олар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жабуға қол жеткізді. Нәтижелер сонымен қатар классикалық статистикалық сәйкестіктерді емес, нағыз кванттық корреляциялардың бар екенін дәлелдейтін негізгі сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Бұл жұмыс IonQ командасының фотондық кванттық байланыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын олар екі алыс иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология коммерциялық қолданудан әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған коммуникациялық желілер және, сайып келгенде, кванттық интернет үшін өте маңызды құрылыс блоктары болып табылады.
Сарапшының пікірі: Атомдық кубиттердегі үш түйінді шиеленістің демонстрациясы — бұл жай зертханалық рекорд емес. Бұл кванттық есептеулердегі модульдік тәсілдің өміршеңдігінің практикалық дәлелі. Егер біз мұндай модульдерді тізбектерге қоса алсақ, онда бір чипті масштабтаудағы кез келген мәселелерді айналып өтетін шексіз есептеу ресурсына ие боламыз. Дәл осындай эксперименттер бізді кванттық желілер классикалық желілер сияқты шындыққа айналатын дәуірге жақындатады.