Кванттық желілердегі серпіліс: алғаш рет үш алыстағы атомдық кубит шатастырылды
Кванттық технологиялар әлемі кезекті маңызды қадам жасауда. Дьюк университеті мен IonQ компаниясының күш біріктірген зерттеу тобы өз түріндегі алғашқы толық таратылған үш түйінді кванттық желіні құру туралы хабарлады. Негізгі жетістік — фотондық арналармен жалғанған үш қашықтағы кванттық түйін арасында Гринбергер-Хорн-Цайлингер күйі (GHZ-күйі) деп аталатын күйдің қалыптасуы.
Эксперименттің мәні
Кванттық шиеленіс — бұл бірнеше бөлшектер арасындағы қашықтыққа қарамастан, олардың ажырамас байланыста болу құбылысы. Бір бөлшектің күйінің өзгеруі басқаларына лезде әсер етеді, бұл әсерді болашақ кванттық желілер мен кванттық интернеттің іргелі негізіне айналдырады.
Бұған дейін ғалымдар екі қашықтағы түйін арасындағы шиеленісті және тіпті басқа физикалық платформалардағы үш түйінді желілерді көрсеткен болатын. Алайда, мұндай нәтиже алғаш рет жеке атомдық кубиттер үшін қол жеткізілді. Бұл кубиттерді тәуелсіз басқаруға, оқуға және, ең бастысы, есептеу жүйелерін құру үшін масштабтауға болады.
Бұл неге серпіліс
Қазіргі кванттық компьютерлердің басты мәселесі — масштабтау. Бір үлкен кванттық процессорды құру қателердің жинақталуы мен жабдықтың шектеулеріне байланысты өте күрделі. Дәл осы себепті әзірлеушілердің көбі модульдік архитектураға сүйенуде: бір алып компьютердің орнына фотондармен жалғанған көптеген кванттық түйіндерден тұратын желі құрылады. Бұл тәсіл есептеу ресурстары көптеген серверлер арасында бөлінген классикалық интернеттің дамуын еске түсіреді.
Жаңа эксперимент дәл осы бағыттағы маңызды қадам болды. Зерттеушілер жеке атомдық жадылар фотондық қосылыстар арқылы ортақ кванттық күйді құра алатынын, сонымен бірге кванттық операциялардың жоғары дәлдігін сақтайтынын көрсетті.
Эксперимент барысында ғалымдар шиеленіскен күйдің дәлдігін (fidelity) 84–88% деңгейінде алды. Оның үстіне, олар алғаш рет толық таратылған көпкомпонентті кванттық күй үшін «анықтау айласын» (детектирование лазейкасын) жабуға қол жеткізді. Нәтижелер сонымен қатар шынайы кванттық корреляциялардың бар екенін көрсететін негізгі сынақтардың бірі — Мермин теңсіздігінің бұзылуын растады.
Кванттық интернетке жол
Бұл жұмыс IonQ командасының фотондық кванттық қосылыстар саласындағы зерттеулер сериясын жалғастырады. Бұған дейін компания мамандары екі қашықтағы иондық жүйе арасындағы шиеленісті көрсеткен болса, енді архитектураны үш толыққанды түйінге дейін кеңейтті.
Технология коммерциялық қолданудан әлі алыс болса да, мұндай эксперименттер болашақ таратылған кванттық компьютерлердің, қорғалған байланыс желілерінің және кванттық интернеттің маңызды құрылыс блоктары болып саналады.
Сарапшының пікірі: Бұл эксперимент — мүмкіндіктердің жай ғана көрсетілімі емес, кванттық жүйелерді құрудағы модульдік тәсілдің өміршең екендігінің практикалық дәлелі. «Анықтау айласын» жабу әсіресе маңызды, өйткені бұл таратылған желілердегі кванттық корреляциялардың сенімсіздігі туралы күмәнданушылардың басты дәлелдерінің бірін жояды. Біз іргелі ғылымның инженерлік шындыққа айналуын бақылап отырмыз.