Raziskovalci z univerze Yale so pokazali enega ključnih korakov v arhitekturi modularnih kvantnih računalnikov: namerno "teleportacijo" kvantnih vrat med dvema kubitoma.
Raziskava je objavljena v reviji Nature. Glavno načelo tega dela je kvantna teleportacija, edinstvena lastnost kvantne mehanike, ki se je prej uporabljala za prenos neznanih kvantnih stanj med dvema stranema, ne da bi fizično pošiljala državo samo. Z uporabo teoretičnega protokola, ki so ga razvili v devetdesetih letih prejšnjega stoletja, so Yale znanstveniki eksperimentalno dokazali kvantno operacijo - vrata - brez neposrednih interakcij. Takšna vrata so potrebna za kvantno računalništvo, ki se opira na omrežja posameznih kvantnih sistemov - arhitektura, za katero mnogi raziskovalci menijo, da lahko izravna napake, ki so značilne za procesorje kvantnih računalnikov.
Ekipa, ki jo vodita vodilni raziskovalec Robert Schoelkopf in nekdanji podiplomski študent Kevin Chow, raziskuje modularni pristop kvantnega računanja. Modularnost, značilna za vse, od organizacije biološke celice do motorjev najnovejših raket SpaceX, se je izkazala za učinkovito strategijo pri gradnji velikih, zapletenih sistemov. Kvantna modularna arhitektura je sestavljena iz niza modulov, ki delujejo kot majhni kvantni procesorji, povezani v večje omrežje.
Moduli v tej arhitekturi so naravno izolirani drug od drugega, kar preprečuje neželene interakcije v večjih sistemih. Vendar ta izolacija zaplete tudi transakcije med moduli. Teleportirana vrata so način izvajanja operacij med moduli.
Pregled mreže modularne kvantne arhitekture v novi študiji.
"Naše delo je bilo prvič prikazano na tem protokolu, kjer se klasična komunikacija dogaja v realnem času, kar omogoča" determinirano "delovanje, ki vsakič izvede potreben postopek," pravi Chow.
V celoti delujoči kvantni računalniki lahko dosežejo računske hitrosti, ki so višji od današnjih superračunalnikov. Yale znanstveniki so v ospredju raziskav za razvoj prvih popolnoma funkcionalnih kvantnih računalnikov in so že opravili prelomno delo v kvantnem računanju s superprevodnimi vezji.
Kvantno računanje se izvaja z občutljivimi biti podatkov, znanimi kot qubits, ki so nagnjeni k napakam. V eksperimentalnih kvantnih sistemih "logične" kvite nadzirajo "pomožni" kitovi za registracijo in takojšnje odpravljanje napak.
Promocijski video:
"Naš eksperiment je prvi prikaz dvobitne operacije med logičnimi kitovi," pravi Schoelkopf. "To je mejnik na poti obdelave kvantnih informacij s kiti, ki odpravljajo napake."
Vladimir Guillen
