Үш атомдық кубиттегі кванттық желі: модульдік кванттық компьютерге бірінші қадам
Кванттық инженерияда серпіліс болды: Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілері алғаш рет жеке атомдық кубиттерге негізделген үш түйінді толық таратылған кванттық желіні құра алды. Бұл оқиға модульдік кванттық есептеу жүйелері мен кванттық интернетті құру жолындағы маңызды кезеңді белгілейді.
Ғалымдар фотондық арналармен байланысқан үш қашықтағы кванттық түйін арасында үшжақты шиеленіскен күйді (GHZ-күйі) сәтті қалыптастырды. Кванттық шиеленісу бөлшектерге кез келген қашықтықта үзіліссіз байланыста болуға мүмкіндік береді және бұл қасиет болашақ таратылған кванттық желілердің негізі болып табылады.
Бұрын мұндай нәтижелер басқа физикалық платформаларда қол жеткізілген болатын, бірақ дербес басқарылатын және масштабталатын жеке атомдық кубиттер үшін бұл эксперимент өз түріндегі алғашқы болды. Мұндай тәсілдің басты артықшылығы — бір үлкен әрі сенімсіз процессор жасауға тырысудың орнына, көптеген кванттық түйіндерді біріктіру арқылы есептеу жүйелерін құру мүмкіндігі.
Неліктен бұл серпіліс
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Бір құрылғыда кубиттер неғұрлым көп болса, қателер деңгейі соғұрлым жоғары және басқару қиынырақ болады. Классикалық интернеттің дамуын имитациялайтын модульдік архитектура талғампаз шешім ұсынады: көптеген шағын кванттық процессорларды фотондық байланыс желілерімен қосу.
Эксперимент барысында шиеленіскен күйдің дәлдігі (fidelity) 84–88% құрады. Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жаба алды. Нәтижелер сонымен қатар Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады — бұл классикалық емес, шынайы кванттық корреляциялардың болуын дәлелдейтін қатаң тест.
Болашаққа көзқарас
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания екі түйін арасындағы шиеленісуді көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды блокқа дейін кеңейтті. Коммерциялық қолдануға әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ қорғалған байланыс желілері мен кванттық интернеттің құрылыс блоктары болып табылады.
Менің кәсіби пікірім: Бұл нәтиже кванттық есептеулерге модульдік тәсілдің өміршең екенін растайды. Егер біз мұндай желілерді ондаған және жүздеген түйіндерге дейін масштабтай алсақ, бұл қателер мәселесін шешіп, практикалық кванттық есептеулерге жол ашады. Келесі қадам — түйіндер санын көбейту және осындай таратылған архитектурада кванттық алгоритмдерді көрсету.