Новое достижение в квантовом мире: прорыв в телепортации

Первая в мире телепортация между квантовыми компьютерами достигнута в Оксфордском университете

Первая в мире телепортация между квантовыми компьютерами достигнута в ходе эксперимента в Оксфордском университете с использованием абстрактного источника света, подключенного к сети. Это достижение открывает новые горизонты для масштабирования квантовых технологий и распространения квантовых модулей без ущерба для их функциональности.

Фото: Flickr/IBM Research

Сообщалось, что телепортация произошла на относительно короткое расстояние — всего два метра в лабораторных условиях, но это событие продемонстрировало реальные возможности квантового обмена информацией, который можно рассматривать как часть сети, подобной Интернету, для квантовых систем.

Для ясности, телепортация в контексте квантовой физики подразумевает передачу информации между объектами, которые находятся в неопределенных состояниях до того, как они будут измерены. Этот процесс, называемый запутыванием, позволяет смешивать возможности различных объектов, а затем, посредством тщательного измерения, передавать информацию между ними. Хотя это не совсем тот вид телепортации, о котором мечтают писатели-фантасты, это жизненно важный инструмент для передачи информации, необходимой для выполнения логических операций в квантовом процессе.

«Предыдущие демонстрации квантовой телепортации были сосредоточены в основном на передаче квантовых состояний между физически разделенными системами», — отмечает физик Дугал Мэйн. «В нашем случае мы использовали квантовую телепортацию для создания взаимодействий между разделенными системами».

Классические компьютеры используют двоичные переключатели для выполнения вычислений, тогда как квантовые системы используют кубиты, математически сложные распределения возможностей, представленных состояниями частиц, таких как заряженные атомы. Для достижения практической реализации требуется много таких частиц с согласованными состояниями. На практике это трудоемкий процесс, усложняемый необходимостью исправления ошибок и защиты деликатных квантовых состояний от внешних воздействий.

Один из возможных подходов заключается в объединении нескольких меньших квантовых процессоров в единую квантовую сеть для создания мощного квантового суперкомпьютера. Хотя этот метод может передавать квантовую информацию с помощью световых волн, возможность изменения состояния данных во время передачи делает этот метод сложным для реализации. Телепортация, с другой стороны, требует измерений, основанных на надежных двоичных данных. После передачи данных принимающая сторона может настроить свою запутанную частицу так, чтобы она соответствовала оригиналу.

В результате эксперимента было получено 86-процентное совпадение между телепортированным спиновым состоянием и оригиналом, что достаточно хорошо для использования в качестве логического вентиля для выполнения 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, не нарушая всю архитектуру», — говорит Мейн. Возможность гибкой настройки квантовой сети открывает новые приложения для технологий, которые могут измерять физику на самом фундаментальном уровне.