Кванттық шекара алынды: ғалымдар алғаш рет үш алыстағы атомдық кубитті біртұтас желіге айналдырды
Кванттық есептеулер әлемі таратылған архитектуралардың футуристік қиял емес, нақты инженерлік міндет екенінің кезекті дәлелін алды. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілер тобы жеке атомдық кубиттер негізінде құрылған алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні жасағанын жариялады. Бұл жай зертханалық қызық емес, модульдік кванттық компьютерлерге және болашақта кванттық интернетке бағытталған маңызды қадам.
Негізгі жетістік — фотондық арналармен жалғанған үш алыс кванттық түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын күйді қалыптастыру. GHZ-күйі — бұл көп компонентті кванттық шиеленістің классикалық мысалы, мұнда бір кубиттің күйінің өзгеруі қашықтыққа қарамастан, қалғандарының барлығына лезде әсер етеді.
Неліктен бұл серпіліс?
Бұрын екі алыс кубит арасындағы шиеленіс бірнеше рет көрсетілген болатын. Оның үстіне, үш түйінді желілер басқа физикалық платформаларда, мысалы, фотондар немесе асқын өткізгіштер негізінде жасалған еді. Алайда, мұндай нәтиже алғаш рет жеке атомдық кубиттер үшін алынды, оларды тәуелсіз басқаруға, оқуға және ең бастысы, масштабтауға болады. Атомдық жүйелер тұрақтылығы мен шудың төмен деңгейіне байланысты есептеу ядроларын құру үшін ең перспективалылардың бірі болып саналады.
Кванттық индустрияның басты ауыр мәселесі — масштабтау. Мыңдаған кубиттері бар бір алып кванттық процессорды қатесіз құру — мүмкін емеске жақын міндет. Сондықтан монолитті чиптің орнына фотондармен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құру стратегиясы ең прагматикалық болып көрінеді. Бұл эксперимент — мұндай архитектураның жұмыс істейтінінің тікелей дәлелі.
Сандар мен сынақтар
Эксперимент барысында ғалымдар шиеленіскен күйдің сенімділігіне (fidelity) 84–88% деңгейінде қол жеткізді. Оның үстіне, олар алғаш рет толық таратылған көп компонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» жабуға қол жеткізді. Қосымша нәтижелер Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады — бұл классикалық статистиканы емес, нағыз кванттық корреляциялардың бар екенін бір мәнді дәлелдейтін ең қатаң сынақтардың бірі.
Бұл фотондық кванттық қосылыстар технологиясын дәйекті түрде дамытып келе жатқан IonQ үшін маңызды қадам. Бұрын компания екі алыс иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Коммерциялық қолдануға әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер таратылған кванттық компьютерлердің, қорғалған байланыстардың және сайып келгенде, кванттық интернеттің іргетасын қалайды.
Менің қорытындым: Атомдық кубиттердегі үш түйінді желінің көрсетілімі — бұл жай кезекті рекорд емес, кванттық есептеулердегі модульдік тәсілдің өміршеңдігінің практикалық дәлелі. Егер инженерлер бұл архитектураны ондаған және жүздеген түйіндерге дейін масштабтай алса, біз мейнфреймдерден таратылған бұлтты есептеулерге көшумен салыстыруға болатын нағыз кванттық революцияның куәгері боламыз.