В Оксфордском университете достигнута первая в мире телепортация между квантовыми компьютерами
В ходе эксперимента, проведенного в Оксфордском университете, была достигнута первая в мире телепортация между квантовыми компьютерами с использованием абстрактного источника света, подключенного к сети. Это достижение открывает новые горизонты для масштабирования квантовых технологий и распределения квантовых модулей без ущерба для их функциональности.
Фото: Flickr/IBM Research
Сообщается, что телепортация состоялась на сравнительно небольшом расстоянии — всего два метра в лабораторных условиях, но это событие продемонстрировало реальные возможности квантового обмена информацией, который можно было бы рассматривать как часть сети, подобной Интернету для квантовых систем.
Поясним: телепортация в контексте квантовой физики подразумевает передачу информации между объектами, находящимися в неопределенных состояниях до момента их измерения. Этот процесс, называемый запутыванием, позволяет смешивать возможности различных объектов, и далее, посредством точного выбора измерений, передавать информацию между ними. Хотя это не совсем та телепортация, о которой мечтали сценаристы научной фантастики, она является жизненно важным инструментом для передачи информации, необходимой для выполнения логических операций в квантовом процессе.
«Предыдущие демонстрации квантовой телепортации в основном фокусировались на передаче квантовых состояний между физически разделенными системами, — отмечает физик Дугал Мейн. — В нашем случае мы применили квантовую телепортацию для создания взаимодействий между разнесенными системами».
Классические компьютеры опираются на двоичные переключатели для выполнения вычислений, тогда как квантовые системы используют кубиты — математически сложные распределения возможностей, представленные состоянием частиц, таких как заряженные атомы. Чтобы добиться практической реализации, требуется множество таких частиц с согласованными состояниями. На практике это трудоемкий процесс, который усложняется необходимостью исправления ошибок и защиты тонких квантовых состояний от посторонних влияний.
Один из возможных подходов заключается в объединении нескольких меньших квантовых процессоров в единую квантовую сеть для создания мощного квантового суперкомпьютера. Хотя данный метод позволяет передавать квантовую информацию через световые волны, вероятность изменения состояния данных в процессе передачи делает этот способ сложным для реализации. Телепортация, с другой стороны, требует выполнения измерений на основе надежных двоичных данных. Как только данные переданы, принимающая сторона может настроить свою запутанную частицу, чтобы она соответствовала оригиналу.
В результате эксперимента на 86 процентов телепортированное спиновое состояние совпало с исходным, что вполне достаточно для использования в качестве логического элемента при выполнении простых операций. Например, алгоритм Гровера был успешно реализован с эффективностью 71 процент на двух квантовых процессорах.
«Создавая модули с фотонными соединениями, наша система обеспечивает большую гибкость, позволяя модернизировать и заменять модули без нарушения всей архитектуры», — утверждает Мейн. Возможность гибкой конфигурации квантовой сети открывает новые пути применения технологий, которые могут измерять физические процессы на самом фундаментальном уровне.
