Кванттық желілердегі серпіліс: ғалымдар алғаш рет үш алыстағы атомдық кубитті шатастырды
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы кванттық интернет құру жолында маңызды қадам жасады. Эксперимент барысында олар фотондық арналар арқылы жалғанған үш қашықтағы кванттық түйін арасында үшжақты шиеленіскен күйді (Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі, GHZ) қалыптастыра алды. Бұл жеке атомдық кубиттер үшін осындай нәтижеге алғаш рет қол жеткізу болып табылады, бұл аталмыш жұмысты басқа физикалық платформалардағы бұрынғы тәжірибелерден түбегейлі ерекшелендіреді.
Не болды және бұл неге маңызды
Кванттық шиеленісу — бұл бірнеше бөлшектердің қашықтыққа қарамастан үзіліссіз байланыста болуының іргелі құбылысы. Біреуінің күйінің өзгеруі лезде басқаларына әсер етеді, бұл әсерді болашақ кванттық желілердің негізіне айналдырады. Бұрын ғалымдар екі түйін арасындағы шиеленісуді көрсеткен болатын, бірақ атомдық кубиттерде толыққанды үш түйінді желі құру — бұл мүлдем жаңа күрделілік деңгейі. IonQ-да қолданылатын атомдық кубиттердің басты артықшылығы — оларды есептеу жүйелерін құру үшін тәуелсіз басқару, оқу және масштабтау мүмкіндігі.
Модульдік архитектура: кванттық есептеулердің болашағы
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Қателердің жинақталуы мен жабдықтың шектеулеріне байланысты бір үлкен процессорды құру өте қиын. Фотондар арқылы жалғанған көптеген кванттық түйіндердің желісін құру модульдік архитектурасы ең перспективалы шешім болып саналады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент жеке атомдық жадылардың фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын, операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын айқын көрсетеді. Сынақтар барысында шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% құрады. Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» жаба алды. Нәтижелер сонымен қатар шынайы кванттық корреляциялардың бар екенін дәлелдейтін негізгі сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Кванттық интернетке қадам
Бұл жұмыс IonQ командасының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын олар екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісуді көрсеткен болса, енді архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология коммерциялық қолданудан әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған коммуникациялық желілер және кванттық интернет үшін өте маңызды құрылыс блоктары болып табылады.
Аналитик ретіндегі менің пікірім: Бұл эксперимент — жай академиялық жетістік емес. Ол классикалық суперкомпьютерлер қол жеткізе алмайтын міндеттерді шеше алатын модульдік кванттық процессорларды практикалық іске асыруға жол ашады. Атомдық кубиттер мен фотондық арналардың үйлесімі тұрақты және масштабталатын кванттық желілерді құру үшін ерекше перспективалы болып көрінеді.