Vědci vytvořili zařízení, které umožňuje kvantovým procesorům přímo spolu komunikovat – důležitý krok při vývoji praktického Kvantové počítače. Mohlo by to znamenat rychlejší i méně náchylnou k chybám mezi procesory.
Stávající kvantová architektura nabízí pouze omezenou komunikaci mezi samostatným jednotky pro zpracování kvantu (Qpus). Taková komunikace je „point-to-point“, což znamená, že informace musí být převedeny v řetězci v několika uzlech před dosažením cíle. To zvyšuje možnost odhalení kvantového informací šumu a zvyšuje pravděpodobnost chyb.
Nové zařízení vyvinuté vědci MIT však umožňuje komunikaci „vše na všechny“, takže všechny procesory v jedné síti mohou komunikovat přímo s jakýmkoli jiným procesorem. Vědci nastínili svůj přístup „vzdáleného zapletení“ v nové studii zveřejněné 21. března v časopise Fyzika přírody.
Vzdálené zapletení je stav, kdy dvě částice sdílejí stejný stav a změny na jednu automaticky ovlivňují druhý. Vzdálenost mezi těmito dvěma může být obrovská, bez aktuálně známého limitu.
Při testování vědci spojili dva kvantové procesory prostřednictvím modulů, z nichž každá obsahovala čtyři qubits. Některé qubits v každém modulu byly pověřeny odesíláním FotonySvětelné částice, které lze použít k přenosu kvantových dat, zatímco ostatní byly přiřazeny k ukládání dat.
Moduly byly spojeny společně s supravodivým drátem zvaným vlnovod, přičemž moduly slouží jako rozhraní mezi většími kvantovými procesory a vlnovod. Vědci uvedli, že jakýkoli počet procesorů by mohl být připojen tímto způsobem a vytvořit vysoce škálovatelnou síť.
Vědci pak použili mikrovlnné impulsy k vyvolání individuálního qubit do emitování fotonů v obou směrech přes vlnovod.
Související: Čína dosahuje nároku na kvantovou nadvládu s novým kvadrillionem čipu 1 rychleji než nejmocnější superpočítače
„Pitching a chytání fotonů nám umožňuje vytvořit„ kvantové propojení “mezi nelokálními kvantovými procesory as kvantové propojení přichází vzdálené zapletení,“ řekl vedoucí autor studie William D. OliverPřidružený ředitel výzkumné laboratoře elektroniky na MIT, v a prohlášení.
Fotonické zkreslení
Zapletení je stav, kdy se dvě částice spojují a sdílejí informace, a to i na velké vzdálenosti. Změna jedné zamotané částice okamžitě ovlivní jeho partnera. Je to kritický jev pro kvantové výpočetní techniky, protože umožňuje korelaci qubits a působí jako jediný systém. To nám zase umožňuje vytvářet algoritmy, které jsou nemožné s klasickými počítači.
Pouhé pohybující se fotony tam a zpět mezi moduly však automaticky nevytvářejí zapletení. Abychom toho dosáhli, tým musel zvláště připravit jak qubits, tak i foton, takže po přenosu moduly sdílely jediný foton.
Aby donutili tyto dva moduly, aby sdíleli stejný foton, museli přerušit emisní impulsy fotonu v polovině. To v podstatě znamenalo, že polovina fotonu byla absorbována na přijímacím konci, zatímco polovina byla zachována emitujícím modulem.
Problém s touto metodou spočívá v tom, že foton se zkresluje při cestování přes vlnovod, což může ovlivnit absorpci a přerušení zapletení. K překonání této chyby v architektuře musel tým narušit fotony, aby podpořil maximální absorpci. Zkreslením fotonů před přenosem dokázaly zvýšit absorpční úrovně na 60%, dostatečně, aby zajistily zapletení.
Práce je obecně použitelná na praktické kvantové výpočetní aplikace, podle hlavního autora studie Aziza Almanaklypostgraduální student elektrotechniky a informatiky.
„V zásadě lze náš protokol o generování entanglementu také rozšířit na jiné druhy kvantových počítačů a větších kvantových internetových systémů,“ řekl Almanakly.
