Үш түйінді кванттық желі атомдық кубиттерде: алғаш рет толық таратылған шиеленісуге қол жеткізілді
Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы кванттық коммуникация саласында серпіліс жасап, алғаш рет жеке атомдық кубиттер негізінде толық таратылған үш түйінді кванттық желіні көрсетті. Негізгі жетістік – фотондық арналар арқылы жалғанған үш қашықтағы кванттық түйін арасында үшжақты шиеленіскен күйдің (GHZ-күй) қалыптасуы болды.
Эксперименттің мәні
Кванттық шиеленіс – бір бөлшектің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан екінші бөлшектің күйіне лезде әсер ететін құбылыс. Бұған дейін ғалымдар екі қашықтағы түйін арасындағы шиеленісті, сондай-ақ басқа физикалық платформалардағы үш түйінді желілерді көрсеткен болатын. Алайда, мұндай нәтиже алғаш рет жеке басқарылатын, оқылатын және есептеу жүйелерін құру үшін масштабталатын жеке атомдық кубиттер үшін алынды.
Неліктен бұл серпіліс
Кванттық компьютерлердің басты мәселесі – масштабтау. Қателер мен аппараттық шектеулерге байланысты бір үлкен кванттық процессорды құру өте қиын. Балама – модульдік архитектура: монолитті құрылғының орнына фотондармен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент – осы бағыттағы нақты қадам. Зерттеушілер жеке атомдық жадтардың фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын, операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Эксперимент барысында шиеленіскен күйдің дұрыстығы (fidelity) 84–88% құрады. Сонымен қатар, алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жабуға және шынайы кванттық корреляциялардың бар екенін дәлелдейтін Мермин теңсіздігінің бұзылуын растауға қол жеткізілді.
Кванттық интернетке жол
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұған дейін 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 компьютерлер, қорғалған коммуникациялық желілер және кванттық интернет үшін маңызды құрылыс блоктары болып саналады.
Сарапшының пікірі: Бұл жетістік теориялық модельдерден таратылған кванттық жүйелерді практикалық іске асыруға көшуді білдіреді. Шиеленіс сапасын жоғалтпай түйіндерді қосу арқылы желіні масштабтау мүмкіндігі есептеу қуаттары жаһандық деңгейде таратылатын кванттық интернетті құруға жол ашады. Алайда, коммерцияландыру үшін, әсіресе фотондық арналардың тұрақтылығын арттыру және қателер деңгейін төмендету саласында тағы кемінде 5–7 жыл қарқынды зерттеулер қажет болады.