Изследователи от Йейлския университет демонстрираха една от ключовите стъпки в архитектурата на модулните квантови компютри: умишленото „телепортиране“на квантова порта между два кубита.
Изследването е публикувано в списание Nature. Основният принцип на тази работа е квантовата телепортация, уникално свойство на квантовата механика, използвана по-рано за прехвърляне на неизвестни квантови състояния между две страни, без физически да изпраща самата държава. Използвайки теоретичен протокол, разработен през 90-те години, учените от Йейл експериментално демонстрират квантова операция - порта - без преки взаимодействия. Такива порти са необходими за квантовите изчисления, които разчитат на мрежи от отделни квантови системи - архитектура, за която много изследователи смятат, че може да компенсира грешките, присъщи на процесорите за квантови изчисления.
Екип, воден от водещия изследовател Робърт Шьолкопф и бившия аспирант Кевин Чоу, изследва модулен подход към квантовите изчисления. Модулността, присъща на всичко - от организацията на биологичната клетка до двигателите на най-новите ракети на SpaceX, се оказа ефективна стратегия в изграждането на големи, сложни системи. Квантовата модулна архитектура се състои от набор от модули, които функционират като малки квантови процесори, свързани към по-голяма мрежа.
Модулите в тази архитектура са естествено изолирани един от друг, което предотвратява нежелани взаимодействия в по-големи системи. Тази изолация обаче усложнява транзакциите между модулите. Телепортираните порти са начин за извършване на междумодулни операции.
Преглед на модулната мрежа за квантова архитектура в ново проучване.
„Нашата работа беше първият път, когато този протокол беше демонстриран, където класическата комуникация се осъществява в реално време, което дава възможност за„ детерминирана “операция, която всеки път извършва необходимия процес“, казва Чоу.
Напълно функциониращите квантови компютри имат потенциала да постигнат порядки на изчислителна скорост с по-голяма стойност от тези на съвременните суперкомпютри. Учените от Йейл са начело на научните изследвания за разработване на първите напълно функционални квантови компютри и вече са извършили новаторска работа в квантовите изчисления със свръхпроводящи вериги.
Квантовите изчисления се извършват с чувствителни битове данни, известни като кубити, които са предразположени към грешки. В експерименталните квантови системи "логическите" кубити се контролират от "помощни" кубити за регистрация и моментално коригиране на грешки.
Промоционално видео:
„Нашият експеримент е първата демонстрация на двукубитна операция между логически кубити“, казва Schoelkopf. „Това е крайъгълен камък по пътя към обработката на квантова информация с кубити за коригиране на грешки.“
Владимир Гилен