Vědci z Yale University prokázali jeden z klíčových kroků v architektuře modulárních kvantových počítačů: úmyslná „teleportace“kvantové brány mezi dvěma qubity.
Výzkum je publikován v časopise Nature. Hlavním principem této práce je kvantová teleportace, jedinečná vlastnost kvantové mechaniky, která se dříve používala k přenosu neznámých kvantových stavů mezi dvěma stranami bez fyzického odeslání samotného státu. Pomocí teoretického protokolu vyvinutého v 90. letech vědci Yale experimentálně demonstrovali kvantovou operaci - bránu - bez přímých interakcí. Takové brány jsou nezbytné pro kvantové výpočty, které se spoléhají na sítě jednotlivých kvantových systémů - architektura, o které mnozí vědci věří, že může kompenzovat chyby spojené s kvantovými výpočetními procesory.
Tým vedený vedoucím výzkumníkem Robertem Schoelkopfem a bývalým postgraduálním studentem Kevinem Chowem zkoumá modulární přístup ke kvantovému zpracování dat. Modularita spojená se vším, od organizace biologické buňky po motory nejnovějších raket SpaceX, se ukázala jako účinná strategie při stavbě velkých komplexních systémů. Kvantová modulární architektura sestává ze sady modulů, které fungují jako malé kvantové procesory připojené k větší síti.
Moduly v této architektuře jsou přirozeně izolovány od sebe, což zabraňuje nežádoucím interakcím napříč většími systémy. Tato izolace však také komplikuje transakce mezi moduly. Teleportované brány jsou způsobem provádění mezimodulových operací.
Přehled sítě modulární kvantové architektury v nové studii.
"Naše práce byla poprvé, když byl tento protokol prokázán, kde klasická komunikace probíhá v reálném čase, což umožňuje" deterministickou "operaci, která pokaždé provádí nezbytný proces," říká Chow.
Plně funkční kvantové počítače mají potenciál dosáhnout výpočetních rychlostí řádově vyšších řádů než ty dnešní superpočítače. Vědci Yale jsou v popředí výzkumu, aby vyvinuli první plně funkční kvantové počítače a již provedli průkopnickou práci v kvantovém zpracování pomocí supravodivých obvodů.
Kvantové zpracování se provádí pomocí citlivých bitů dat známých jako qubity, které jsou náchylné k chybám. V experimentálních kvantových systémech jsou „logické“qubity řízeny „pomocnými“qubity pro registraci a okamžitou opravu chyb.
Propagační video:
"Náš experiment je první ukázkou dvoubitové operace mezi logickými qubits," říká Schoelkopf. "Toto je milník na cestě ke zpracování kvantových informací pomocí chyb opravujících chyby."
Vladimir Guillen