MIT демонстрира квантова безконтактна комуникация

Квантовите компютри са в състояние да се справят с проблеми, които затрудняват дори най-модерните суперкомпютри. Но едно от най-големите предизвикателства е ефективното обединение на множество квантови процесори, за да могат те да обменят информацията без допускане на грешки. Ново устройство за осъществяване на връзка, разработено от изследователи от Масачузетския технологичен институт, може да реши този проблем.

Настоящите системи за квантови изчисления разчитат на тромави връзки от типа "точка до точка", при които данните се обменят верижно и трябва да се прехвърлят между възлите. За съжаление, всеки подобен скок увеличава и вероятността от грешки.

За да се справят с този проблем, изследователите от Масачузетския технологичен институт (MIT) са разработили квантов свързващ компонент, който позволява на свръхпроводящите процесори да комуникират директно помежду си без "посредник". Устройството използва микровълнови фотони за прехвърлянето на данни и може най-накрая да проправи пътя към мащабируем, устойчив на грешки квантов суперкомпютър.

В основата на този пробив е свръхпроводяща тръба (вълновод), която действа като квантова магистрала, даваща възможност на фотоните да преминават между процесорите. Екипът е свързал два квантови модула към този нов тип вълновод, което им е позволило да изпращат и получават фотони по заявка. Всеки модул съдържа четири кубита, които действат като интерфейс и преобразуват фотоните в годни за използване квантови данни.

Разработването на точни и мащабируеми квантови компютри включва създаването на дистанционно заплитане. Това необичайно явление свързва две квантови частици, които моментално съчетават състоянието си независимо от разстоянието. Заплетените кубити действат като единна система, позволявайки изпълнението на сложни алгоритми, които традиционните компютри никога не биха могли да изпълнят.

За съжаление обикновеното излъчване на цялостни фотони напред и назад не позволява заплитане. Ето защо изследователите са разработили съвсем нов процес, който спира излъчването по средата на маршрута. Това оставя системата в така нареченото „квантово безвремие“, където фотонът парадоксално едновременно се излъчва и удържа. Когато приемащият модул абсорбира този „полуфотон“, двата процесора стават заплетени - въпреки че не са физически свързани.

Изследователите също така е трябвало да се справят с изкривяването на фотоните по време на пътуването им, което ги прави по-трудни за улавяне. За да се реши този проблем, екипът е разработил алгоритъм, който променя формата на фотона за постигане на максимално поглъщане. Резултатът е 60% успеваемост - достатъчно висока, за да се потвърди действително заплитане. Тези резултати са сходни с метода на Оксфорд, който използва йонен капан за създаване на успешно заплитане в 70% от случаите.
Резултатите са изключителни. За разлика от съвременните квантови конфигурации, тази архитектура поддържа връзки от типа "всички към всички", което означава, че произволен брой квантови процесори могат директно да комуникират.