Наука27 февруари 2025

Квантовата телепортация е факт

Процесорите, които правят изчисления с помощта на кюбити, заприличват на времеви кристали

Снимка: Wikimedia Commons

Учени от Оксфордския университет успешно свързаха в мрежа два квантови процесора като използваха оптично влакно и квантова телепортация. Този пробив ще помогне за решаването на сериозна трудност, досега непреодолима при квантовите изчисления – при увеличаване на броя на кюбитите (единица за квантова информация) в системата се увеличава и шумът.

Благодарение на кюбитите, една система може да реши задача за часове, докато на класическите суперкомпютри са нужни години, за да решат същия проблем. Различни големи компании и правителствата на много държави влагат милиарди долари, за да подобрят квантовите изчисления и да отприщят тази нова сила. Но главният проблем остава, нарича се скалируемост.

Казано по-простичко, кюбитите са невероятно чувствителни към околната среда и изискват изключително прецизен контрол. Проблемът може да бъде решен само с добавянето на повече кюбити към системата, но това води до нови смущения в точността на квантовите изчисления – известни също като „шум" и така се стига до каскадни грешки. Сегашната ера на квантовите изчисления е широко известна като „шумната ера на междинния мащаб на квантовете (NISQ).“ Тези квантови процесори съдържат най-много 1000 кюбита и не са достатъчно устойчиви на грешки.

Може ли да се каже, че сме свидетели на превръщането на квантовия компютър във времеви кристал? Пробивът на екипа от Оксфордския университет е свързан с увеличаването на броя на кюбитите в квантовата система. Идеята е проста: вместо да опаковате повече кюбити в една система, какво ще стане, ако по-малките квантови процесори могат да образуват разпределена мрежа? Това теоретично може да позволи на учените да увеличат броя на кюбитите, като същевременно поддържат нисък шум.

В нова статия, публикувана в списание Nature, учените описват подробно как са свързали модули, съдържащи само малък брой уловени йонни кюбити, като използвали оптични влакна за пренос на фотони. След това тези фотонни връзки позволили на кюбитите да се заплитат през оптичните влакна чрез квантова телепортация.

„Предишни демонстрации на квантова телепортация се съсредоточаваха върху прехвърлянето на квантови състояния между физически разделени системи“, каза Дугал Мейн, водещ автор на изследването от Оксфордския университет. „В нашето изследване използваме квантова телепортация, за да създадем взаимодействия между тези отдалечени системи. Този пробив ни позволява ефективно да „свържем заедно“ отделни квантови процесори в един, напълно свързан квантов компютър.“

Свързването на квантови процесори в разпределена мрежа с помощта на квантова телепортация осигурява малък проблясък светлина в края на дълъг, тъмен тунел за развитие на квантовите изчисления.

Източник