Кванттық желілердегі серпіліс: ғалымдар алғаш рет үш алыстағы атомдық кубитті шиеленістірді
Кванттық шырмалу — қазіргі физикадағы ең жұмбақ әрі үміт күттіретін құбылыстардың бірі. Оның арқасында бөлшектер кез келген қашықтықта үзілмес байланыста қалып, бір-бірінің өзгерістеріне лезде жауап бере алады. Дәл осы әсер болашақ кванттық желілер мен «кванттық интернет» деп аталатын құбылыстың негізінде жатыр. Жақында Дьюк университеті мен IonQ компаниясының зерттеушілері жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру арқылы нағыз серпіліс жасады.
Эксперименттің мәні
Мамандар үш алыс кванттық түйін арасында үшжақты шырмалған күйді (Greenberger–Horne–Zeilinger state) қалыптастыра алды. Бұл түйіндер фотондық арналар арқылы жалғанып, бірыңғай кванттық жүйені құруға мүмкіндік берді. Бұрын мұндай нәтижелер басқа физикалық платформаларда қол жеткізілген болатын, бірақ алғаш рет бұл жеке атомдық кубиттерде жасалды. Мұндай тәсілдің басты артықшылығы — есептеу жүйелерін құру үшін осы кубиттерді тәуелсіз басқару, оқу және масштабтау мүмкіндігі.
Бұл неге маңызды
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Бір үлкен кванттық процессорды жасау қателіктер мен жабдықтың шектеулеріне байланысты өте күрделі. Сондықтан көптеген әзірлеушілер модульдік архитектураға сүйенеді: бір алып компьютердің орнына фотондармен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары көптеген серверлер арасында таратылған классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — осы бағыттағы маңызды қадам. Зерттеушілер жеке атомдық жадтар фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын және операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Эксперимент барысында шырмалған күйдің сенімділігі (fidelity) 84–88% жетті. Сонымен қатар, алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» (лазейка детектирования) жабу мүмкін болды. Нәтижелер сонымен қатар нағыз кванттық корреляциялардың бар екенін көрсететін негізгі сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Кванттық интернетке қадам
Бұл жұмыс IonQ командасының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания мамандары екі алыс иондық жүйе арасындағы шырмалуды көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология коммерциялық қолданудан әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған байланыс желілері және, сайып келгенде, кванттық интернет үшін маңызды құрылыс блоктары болып саналады.
Сарапшының пікірі: Бұл серпіліс — жай академиялық жеңіс емес. Ол кванттық жүйелердің модульдік архитектурасының өміршең және масштабталатынын дәлелдейді. Криптоиндустрия үшін бұл ерекше маңызды: таратылған кванттық желілер өте қорғалған байланыстар мен Colt және Ciena сияқты алыптар қазірдің өзінде сынай бастаған жаңа шифрлау әдістерінің негізіне айналуы мүмкін. Біз кванттық механика теория болудан қалып, практикалық құралға айналатын дәуірдің табалдырығында тұрмыз.