Кванттық телепортация жаңа деңгейде: алғаш рет үш алыстағы атомдық кубит шатастырылды
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы кванттық байланыс саласында серпіліс жасады. Олар жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құруға қол жеткізді. Негізгі жетістік фотондық арналар арқылы өзара байланысқан үш алыс түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер (GHZ) күйі деп аталатын үшжақты кванттық шиеленістің қалыптасуы болды.
Кванттық шиеленіс дегеніміз не және ол неге қиын?
Кванттық шиеленіс — бұл екі немесе одан да көп бөлшектер арасындағы қашықтыққа қарамастан өзара байланысты болып қалатын іргелі құбылыс. Бір бөлшектің күйінің өзгеруі екіншісінің күйіне лезде әсер етеді. Бұл эффект болашақ кванттық желілер мен кванттық интернеттің негізгі тасы болып табылады. Бұрын ғалымдар екі түйін арасындағы шиеленісті, сондай-ақ басқа платформаларда үш түйінді желілерді көрсеткен болатын. Алайда, мұндай нәтижеге жеке атомдық кубиттер үшін алғаш рет қол жеткізілді, оларды тәуелсіз басқаруға, оқуға және ең бастысы, есептеу жүйелерін құру үшін масштабтауға болады.
Бұл кванттық есептеулердің болашағы үшін неге маңызды?
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Бір үлкен кванттық процессорды құру қателердің жоғары деңгейі мен физикалық шектеулерге байланысты өте қиын. Дәл осы себепті көптеген жетекші әзірлеушілер модульдік архитектураға сүйенеді. Бір монолитті компьютердің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары мыңдаған серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — осы бағыттағы тікелей қадам. Ол жеке атомдық «жадтар» фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді құра алатынын, сонымен бірге кванттық операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын дәлелдейді. Эксперимент барысында шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% жетті. Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» жапты. Нәтижелер сонымен қатар Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады — бұл классикалық статистикалық сәйкестіктер емес, шынайы кванттық корреляциялардың болуын біржақты дәлелдейтін негізгі сынақтардың бірі.
Кванттық интернетке қадам
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын олар екі алыс иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болса, енді архитектураны үш толыққанды түйінге дейін сәтті кеңейтті. Технология әлі де коммерциялық қолданудан алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған байланыс желілері және сайып келгенде, кванттық интернет үшін маңызды құрылыс блоктары болып табылады.
Менің пікірім: Бұл эксперимент масштабталатын кванттық компьютерге жолдағы негізгі инженерлік мәселелердің бірін шешеді. Жеке атомдардағы үшжақты шиеленістің көрсетілуі — бұл жай рекорд емес, модульдік тәсілдің өміршеңдігінің дәлелі. Егер біз кубиттерді фотондық арналар арқылы осындай дәлдікпен қоса алсақ, онда мыңдаған түйіндерден тұратын таратылған кванттық компьютерді құру ғылыми фантастика болудан қалып, инженерлік оңтайландыру мәселесіне айналады.