Кванттық есептеулердегі серпіліс: алғаш рет атомдық кубиттерден үш буынды желі құрылды
Біз кванттық технологиялар әлеміндегі маңызды оқиғаның куәсі болдық. Академиялық ғылым мен индустрия тоғысында жұмыс істейтін зерттеушілер тобы үш түйіннен тұратын алғашқы толық таратылған кванттық желіні сәтті жүзеге асырды. Бұл жетістіктің басты ерекшелігі — жеке бақылауға және оқуға болатын жеке атомдық кубиттерді пайдалану. Бұл кезекті зертханалық эксперимент емес, кванттық компьютерлердің модульдік архитектурасына қарай іргелі қадам.
Жұмыстың негізінде Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын үшжақты кванттық шиеленісті құру жатыр. Бұған дейін ғалымдар екі алыс түйін арасындағы шиеленісті, сондай-ақ фотондар немесе асқын өткізгіштер сияқты басқа платформалардағы үш түйінді желілерді көрсеткен болатын. Алайда, кванттық ақпаратты сақтау және өңдеу үшін тамаша үміткерлер болып табылатын жеке иондар үшін мұндай нәтиже алғаш рет алынды.
Неліктен бұл ойын ережелерін өзгертеді
Қазіргі кванттық компьютерлердің негізгі мәселесі — масштабтау. Мыңдаған кубиттері бар бір үлкен процессорды жасау декогеренция қателері мен физика шектеулеріне байланысты өте қиын. Бүгінде белсенді түрде пысықталып жатқан балама жол — модульдік архитектура. Бір алып чиптің орнына фотондық арналармен қосылған көптеген кішігірім кванттық түйіндерден тұратын желі салынады. Бұл есептеу қуаттары серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — осы тұжырымдаманың практикалық көрінісі. Зерттеушілер жеке атомдық жадылар фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді құра алатынын, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Жұмыс барысында шиеленіскен күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% деңгейіне жетті. Сонымен қатар, олар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» жабуға қол жеткізді. Нәтижелер сонымен қатар классикалық емес, шынайы кванттық корреляциялардың бар екенін дәлелдейтін ең қатаң сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Болашаққа көзқарас
Бұл жұмыс — IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясының жалғасы. Бұған дейін олар екі алыс иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болса, енді архитектураны үш түйінге дейін сәтті кеңейтті. Коммерциялық қолдануға әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық есептеуіштер, қорғалған байланыс желілері және, сайып келгенде, кванттық интернет үшін маңызды құрылыс блоктары болып табылады.
Сарапшының пікірі: Менің көзқарасым бойынша, бұл нәтиже модульдік кванттық жүйелер тұжырымдамасын дәлелдеудегі маңызды олқылықты жабады. Егер біз бұл архитектураны ондаған және жүздеген түйіндерге дейін масштабтай алсақ, шиеленістің жоғары дәлдігін сақтай отырып, классикалық машиналар үшін қол жетімсіз өнімділікке ие кванттық компьютерлерді құрудың практикалық жолын аламыз. Келесі логикалық қадам — осындай таратылған желіде қарапайым алгоритмді орындауды көрсету болады.