Исследователи из Университета Дьюка и компании IonQ сообщили о создании первой полностью распределенной трехузловой квантовой сети на основе отдельных атомных кубитов, пишет Quantum Computing Report.
Специалистам удалось сформировать так называемое трехстороннее запутанное состояние (Greenberger–Horne–Zeilinger state) между тремя удаленными квантовыми узлами, связанными фотонными каналами.
Источник: Quantum Computing Report.
Что произошло
Квантовая запутанность позволяет нескольким частицам оставаться связанными независимо от расстояния между ними. Изменение состояния одной частицы мгновенно отражается на состоянии других, что делает этот эффект фундаментом будущих квантовых сетей и квантового интернета.
До сих пор ученые уже демонстрировали запутанность между двумя удаленными квантовыми узлами и даже трехузловые сети на других физических платформах. Однако впервые подобный результат был достигнут для отдельных атомных кубитов, которые можно независимо контролировать, считывать и масштабировать для построения вычислительных систем.
Почему это важно
Главная проблема квантовых компьютеров заключается в масштабировании. Построить один большой квантовый процессор чрезвычайно сложно из-за ошибок и ограничений оборудования.
Поэтому многие разработчики делают ставку на модульную архитектуру: вместо одного гигантского компьютера создается сеть из множества квантовых узлов, соединенных фотонами. Такой подход напоминает развитие классического интернета, где вычислительные ресурсы распределены между множеством серверов.
Новый эксперимент стал шагом именно в этом направлении. Исследователи показали, что отдельные атомные памяти могут формировать общее квантовое состояние через фотонные соединения, сохраняя высокую точность квантовых операций.
В ходе эксперимента ученые получили достоверность (fidelity) запутанного состояния на уровне 84–88% и впервые закрыли так называемую «лазейку детектирования» для полностью распределенного многокомпонентного квантового состояния. Кроме того, результаты подтвердили нарушение неравенства Мермина — одного из ключевых тестов, демонстрирующих наличие подлинных квантовых корреляций.
Шаг к квантовому интернету
Работа продолжает серию исследований команды IonQ в области фотонных квантовых соединений. Ранее специалисты компании демонстрировали запутанность между двумя удаленными ионными системами, а теперь расширили архитектуру до трех полноценных узлов.
Хотя технология еще далека от коммерческого применения, подобные эксперименты считаются важными строительными блоками будущих распределенных квантовых компьютеров, защищенных коммуникационных сетей и квантового интернета.
Напомним, в июне Colt Technology Services и Ciena успешно протестировали передачу данных с квантово-устойчивым шифрованием между Нью-Йорком и Лондоном.