Дослідники з Університету Дьюка та компанії IonQ повідомили про створення першої повністю розподіленої тривузлової квантової мережі на основі окремих атомних кубітів, пише Quantum Computing Report. 

Спеціалістам вдалося сформувати так званий тристоронній заплутаний стан (Greenberger–Horne–Zeilinger state) між трьома віддаленими квантовими вузлами, пов’язаними фотонними каналами.

Що сталося

Квантова заплутаність дозволяє кільком частинкам залишатися пов’язаними незалежно від відстані між ними. Зміна стану однієї частинки миттєво відображається на стані інших, що робить цей ефект фундаментом майбутніх квантових мереж і квантового інтернету.

Досі вчені вже демонстрували заплутаність між двома віддаленими квантовими вузлами і навіть тривузлові мережі на інших фізичних платформах. Однак уперше подібний результат було досягнуто для окремих атомних кубітів, які можна незалежно контролювати, зчитувати й масштабувати для побудови обчислювальних систем.

Чому це важливо

Головна проблема квантових комп’ютерів полягає у масштабуванні. Побудувати один великий квантовий процесор надзвичайно складно через помилки й обмеження обладнання.

Тому багато розробників роблять ставку на модульну архітектуру: замість одного гігантського комп’ютера створюється мережа з безлічі квантових вузлів, з’єднаних фотонами. Такий підхід нагадує розвиток класичного інтернету, де обчислювальні ресурси розподілені між безліччю серверів.

Новий експеримент став кроком саме в цьому напрямку. Дослідники показали, що окремі атомні пам’яті можуть формувати спільний квантовий стан через фотонні з’єднання, зберігаючи високу точність квантових операцій.

У ході експерименту вчені отримали достовірність (fidelity) заплутаного стану на рівні 84–88% і вперше закрили так звану «лазівку детектування» для повністю розподіленого багатокомпонентного квантового стану. Крім того, результати підтвердили порушення нерівності Мерміна — одного з ключових тестів, що демонструють наявність справжніх квантових кореляцій.

Крок до квантового інтернету

Робота продовжує серію досліджень команди IonQ у галузі фотонних квантових з’єднань. Раніше спеціалісти компанії демонстрували заплутаність між двома віддаленими іонними системами, а тепер розширили архітектуру до трьох повноцінних вузлів.

Хоча технологія ще далека від комерційного застосування, подібні експерименти вважаються важливими будівельними блоками майбутніх розподілених квантових комп’ютерів, захищених комунікаційних мереж і квантового інтернету.

Нагадаємо, у червні Colt Technology Services і Ciena успішно протестували передачу даних із квантово-стійким шифруванням між Нью-Йорком і Лондоном.

Джерело: ForkLog