Тарихта тұңғыш рет: ғалымдар кванттық желіде үш алыстағы атомдық кубитті шатастырды — модульдік кванттық компьютерлерге серпіліс
Кванттық индустрия бөлінген есептеулерді практикалық іске асыруға тағы бір шешуші қадам жасауда. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының күштерін біріктірген зерттеу тобы жеке атомдық кубиттерге негізделген әлемдегі алғашқы толық бөлінген үш түйінді кванттық желіні құру туралы жариялады.
Үш жақты шиеленіс: кванттық байланыстың жаңа сапасы
Мамандар фотондық арналар арқылы байланысқан үш алыс түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын үш жақты кванттық шиеленісті қалыптастыра алды. Бұрын шиеленіс екі түйін арасында сәтті көрсетілген болатын, ал үш түйінді желілер басқа физикалық платформаларда құрылған еді. Алайда, дербес басқарылатын және масштабталатын жеке атомдық кубиттер үшін мұндай нәтиже алғаш рет алынып отыр.
Кванттық шиеленіс — бұл бірнеше бөлшектердің қашықтыққа қарамастан ажырамас байланыста қалатын іргелі эффект. Бір бөлшектің күйінің өзгеруі басқаларына лезде әсер етеді. Дәл осы принцип болашақ кванттық интернет пен қорғалған коммуникациялардың негізіне айналады.
Бұл индустрия үшін неге шешуші мәнге ие
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Миллиондаған кубиттері бар бір үлкен кванттық процессорды құру қателердің жинақталуы мен физикалық шектеулерге байланысты өте күрделі. Сондықтан да көбірек әзірлеушілер модульдік архитектураға көшуде: монолитті монстрдың орнына фотондық байланыс желілерімен жалғанған көптеген кванттық түйіндердің желісі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары мыңдаған серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент осы стратегияның өміршеңдігін растайды. Зерттеушілер жеке атомдық жадылардың фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді қалыптастыра алатынын, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті. Эксперимент барысында шиеленіскен күйдің дәлдігі (fidelity) 84% -дан 88% -ға дейін құрады — бұл үш түйінді жүйе үшін әсерлі көрсеткіш.
Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық бөлінген көп компонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» жаба алды. Қосымша нәтижелер классикалық статистикалық сәйкестіктер емес, шынайы кванттық корреляциялардың болуын дәлелдейтін негізгі сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Болашаққа көзқарас: зертханадан кванттық интернетке дейін
Бұл жұмыс IonQ компаниясының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұрын компания екі алыс иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болатын, ал қазір архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті. Технология әлі коммерциялық қолданудан алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ бөлінген кванттық компьютерлердің, қорғалған коммуникациялық желілердің және, сайып келгенде, кванттық интернеттің құрылыс блоктары болып табылады.
Сарапшының пікірі: Бұл серпіліс кванттық есептеулерге модульдік көзқарас жай ғана теория емес, жұмыс істейтін тұжырымдама екенін растайды. Криптоиндустрия үшін бұл ерекше маңызды: бөлінген кванттық желілер деректердің абсолютті қорғалған берілуін қамтамасыз ете алады, бұл қазіргі шифрлау алгоритмдерін ескірген етеді. Алайда практикалық енгізуге дейін кемінде 5-7 жыл өтеді — фотондық қосылыстардағы масштабтау және қате деңгейін төмендету мәселелерін шешу керек.