Vedci z Yale University demonštrovali jeden z kľúčových krokov pri navrhovaní modulárnych kvantových počítačov: zámerné „teleportovanie“kvantovej brány medzi dvoma qubits.
Výskum je publikovaný v časopise Nature. Hlavným princípom tejto práce je kvantová teleportácia, jedinečná vlastnosť kvantovej mechaniky, ktorá sa predtým používala na prenos neznámych kvantových stavov medzi dvoma stranami bez fyzického odoslania samotného štátu. Vedci Yale pomocou teoretického protokolu vyvinutého v 90. rokoch experimentálne preukázali kvantovú operáciu - bránu - bez akýchkoľvek priamych interakcií. Takéto brány sú potrebné pre kvantové výpočty, ktoré sa spoliehajú na siete jednotlivých kvantových systémov - architektúra, podľa ktorej mnohí vedci dokážu kompenzovať chyby spojené s kvantovými výpočtovými procesormi.
Tím vedený vedúcim výskumníkom Robertom Schoelkopfom a bývalým postgraduálnym študentom Kevinom Chowom skúma modulárny prístup k kvantovej práci s počítačom. Modularita obsiahnutá vo všetkom, od organizácie biologickej bunky až po motory najnovších rakiet SpaceX, sa ukázala ako účinná stratégia pri stavbe veľkých komplexných systémov. Kvantová modulárna architektúra pozostáva zo sady modulov, ktoré fungujú ako malé kvantové procesory pripojené k väčšej sieti.
Moduly v tejto architektúre sú prirodzene izolované od seba, čo zabraňuje nechceným interakciám medzi väčšími systémami. Táto izolácia však komplikuje aj transakcie medzi modulmi. Teleportované brány sú spôsobom vykonávania medzimodulových operácií.
Prehľad siete modulárnej kvantovej architektúry v novej štúdii.
„Našou prácou bolo prvýkrát, keď bol tento protokol demonštrovaný, kde klasická komunikácia prebieha v reálnom čase, čo umožňuje„ deterministickú “operáciu, ktorá zakaždým vykonáva potrebný proces,“hovorí Chow.
Plne funkčné kvantové počítače majú potenciál na dosiahnutie výpočtovej rýchlosti rádovo vyššej hodnoty ako v dnešných superpočítačoch. Vedci Yale sú v popredí výskumu pri vývoji prvých plne funkčných kvantových počítačov a už urobili priekopnícke práce v kvantovom výpočte so supravodivými obvodmi.
Kvantové výpočty sa vykonávajú pomocou citlivých bitov údajov známych ako qubits, ktoré sú náchylné na chyby. V experimentálnych kvantových systémoch sú „logické“qubity riadené „pomocnými“qubitsmi pre registráciu a okamžitú korekciu chýb.
Propagačné video:
„Náš experiment je prvou demonštráciou dvojbitovej operácie medzi logickými qubits,“hovorí Schoelkopf. „Je to míľnik na ceste k spracovaniu kvantových informácií s chybami na opravu chýb.“
Vladimir Guillen