Кванттық желілердегі серпіліс: алғаш рет үш алыстағы атомдық кубит шатастырылды
Кванттық есептеулер әлемі тағы бір шешуші қадам алға басты. Дьюк университетінің зерттеу тобы IonQ компаниясының инженерлерімен бірлесіп, жеке атомдық кубиттерге негізделген алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы жариялады. Бұл жетістік практикалық кванттық интернетке апарар жолдағы маңызды кезеңді белгілейді.
Эксперименттің мәні фотондық арналармен жалғанған үш қашықтағы түйін арасындағы үшжақты кванттық шиеленіс — Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күй) деп аталатын күйді қалыптастыру болып табылады. Белгілі болғандай, кванттық шиеленіс бөлшектерге кез келген қашықтықта бір-бірінің өзгерістерін лезде «сезінуге» мүмкіндік береді, бұл болашақ кванттық желілердің іргетасы болып табылады.
Неліктен бұл ойын ережелерін өзгертеді
Бұрын шиеленіс екі түйін арасында сәтті көрсетілген, тіпті басқа платформаларда үш түйінді желілер де болған. Алайда жаңа нәтиженің басты айырмашылығы — жеке атомдық кубиттерді пайдалану. Бұл кубиттерді дербес басқаруға, оқуға және, ең бастысы, масштабтауға болады, бұл жай демонстрациялық стендтер емес, толыққанды есептеу жүйелерін құруға жол ашады.
Кванттық компьютер әзірлеушілерінің басты қиындығы — масштабтау. Физикалық шектеулер мен қателердің жинақталуына байланысты миллиондаған кубиттері бар бір алып кванттық процессорды жасау өте қиын. Дәл осы себепті сарапшылардың көбі модульдік архитектураға бейім: бір алып құрылғының орнына біз фотондармен жалғанған көптеген кванттық модульдерден тұратын желі аламыз. Бұл классикалық интернеттің дамуының тікелей аналогы — таратылған есептеулер.
Эксперимент барысында ғалымдар шиеленіскен күйдің дұрыстығына (fidelity) 84–88% деңгейінде қол жеткізді. Сонымен қатар, олар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «детектрлеу олқылығын» жабуға қол жеткізді. Кванттық корреляциялардың шынайылығының қосымша дәлелі Мермин теңсіздігінің бұзылуы болды — бұл кванттық физикадағы ең қатаң сынақтардың бірі.
Болашаққа көзқарас
Бұл жұмыс — IonQ компаниясының бұрын екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен эксперименттер сериясының логикалық жалғасы. Енді желі үш толыққанды түйінге дейін кеңейтілді. Коммерциялық енгізуге әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер — таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған байланыс және, сайып келгенде, толыққанды кванттық интернет салынатын іргетас.
Менің талдауым: Бұл нәтиже өте маңызды, себебі ол атомдық кубиттердің есептеу операцияларына ғана жарамды емес, сонымен қатар жоғары дәлдікпен күрделі таратылған желілерді құра алатынын дәлелдейді. «Детектрлеу олқылығын» жабу алдыңғы эксперименттерге қатысты негізгі сұрақтардың бірін жояды, біздің өлшеу артефактісімен емес, шынайы кванттық корреляциямен айналысып отырғанымызды растайды. Дәл осындай қадамдар кванттық интернетті ғылыми фантастикадан инженерлік міндетке айналдырады.