Атомдық кубиттердегі кванттық желі: бірінші үш рет шиеленіскен түйін — таратылған есептеулерге серпіліс
Кванттық шырмалу — бөлшектердің қашықтыққа қарамастан ажырамас байланыста болу құбылысы, ал біреуінің күйінің өзгеруі екіншісіне лезде әсер етеді. Дәл осы әсер болашақ кванттық желілер мен кванттық интернеттің негізінде жатыр. Осы уақытқа дейін ғалымдар екі алыс түйін арасындағы шырмалуды сәтті көрсетіп келді, бірақ жеке атомдық кубиттерде толыққанды үш түйінді желі құру шешілмеген міндет болып қалды. Енді бұл кедергі еңсерілді.
Экспериментте не болды
Дьюк университетінің зерттеушілері IonQ командасымен бірлесіп, жеке атомдық кубиттер негізінде алғаш рет толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құрды. Негізгі жетістік GHZ-күйі (Greenberger–Horne–Zeilinger) деп аталатын үшжақты шырмалған күйді қалыптастыру болды, мұнда үш түйін де фотондық арналар арқылы байланысқан. Бұрын мұндай үштік шырмалулар басқа физикалық платформаларда көрсетілген болатын, бірақ дербес басқарылатын және масштабталатын атомдық кубиттер үшін бұл алғашқы жағдай.
Атомдық кубиттер есептеу жүйелерін құру үшін тамаша үміткерлер болып табылатынын атап өту маңызды: олар тұрақты, дәл оқуға мүмкіндік береді және үлкенірек архитектураларға біріктірілуі мүмкін. Эксперимент барысында шырмалған күйдің дәлдігі (fidelity) 84–88% құрады, бұл мұндай жүйелер үшін жоғары көрсеткіш. Сонымен қатар, ғалымдар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау олқылығын» жабуға, сондай-ақ шынайы кванттық корреляциялардың болуына арналған ең қатаң сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растауға қол жеткізді.
Бұл неліктен ойын ережелерін өзгертеді
Кванттық компьютер әзірлеушілерінің басты қиындығы — масштабтау. Қателердің жинақталуы мен физикалық шектеулерге байланысты бір алып кванттық процессорды жасау мүмкін емес. Сондықтан көптеген командалар модульдік архитектураға сүйенуде: монолитті чиптің орнына фотондармен байланысқан көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары мыңдаған серверлер арасында таратылған классикалық интернеттің эволюциясын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент — осы бағыттағы тікелей қадам. Ол жеке атомдық жадылардың фотондық байланыстар арқылы ортақ кванттық күй құра алатынын, сонымен бірге операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын дәлелдейді. Жұмыс IonQ компаниясының фотондық байланыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады: бұрын компания екі алыс иондық жүйе арасындағы шырмалуды көрсеткен болса, енді архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті.
Менің кәсіби көзқарасым бойынша, бұл нәтиже — жай ғылыми қызық емес, таратылған кванттық компьютерлер, қорғалған коммуникациялық желілер және болашақта кванттық интернет үшін іргелі құрылыс блогы. Коммерциялық қолдануға әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер кванттық ресурстар бүгінгі бұлтты есептеулер сияқты қолжетімді болатын архитектураның негізін қалайды.