У проривному використанні телепортації критичні елементи квантового процесора були успішно розподілені між кількома комп’ютерами, доводячи можливість масштабування квантових модулів без втрати їх продуктивності.
Хоча передача відбулася лише на відстані двох метрів в лабораторії Оксфордського університету, цей крок продемонстрував перспективність телепортації квантових станів у межах “інтернету” з’єднаних систем.
Телепортація є феноменом, який має сенс лише з точки зору квантової фізики, де об’єкти перебувають у суперпозиції можливих станів, поки вимірювання не змушують їх прийняти конкретний стан.
Через переплетення невизначених станів різних об’єктів, відоме як квантова заплутаність, і ретельно підібрані вимірювання, можна змусити заплутаний об’єкт на відстані прийняти (і знищити) квантову ідентичність початкового об’єкта.
Хоча це не той тип телепортації, що може миттєво переміщати людей у просторі, він ідеально підходить для обміну розмитою інформацією, необхідною для логічних операцій у квантовому процесорі.
“Попередні експерименти з квантовою телепортацією зосереджувалися на передачі квантових станів між фізично відокремленими системами”, — зазначає провідний автор дослідження, фізик Оксфордського університету Дугал Мейн.
“У нашому дослідженні ми використовуємо квантову телепортацію для створення взаємодій між цими віддаленими системами”.
Класичні комп’ютери використовують бінарні перемикачі “увімкнено” або “вимкнено” для обчислень, тоді як квантові комп’ютери працюють з кубітами — математично складними суперпозиціями станів, які зазвичай представлені характеристиками частинок, таких як заряджений атом.
Щоб зробити цей процес практичним, необхідно заплутати сотні або навіть тисячі таких частинок, обмежуючи втручання сторонніх факторів, які можуть зруйнувати обчислення.
Один із способів вирішити проблему масштабування — об’єднати менші процесори в мережу, створюючи квантовий суперкомп’ютер. Однак передача квантової інформації у вигляді світлової хвилі може призвести до її безповоротного спотворення.
Телепортація натомість використовує класичний канал для передачі результатів вимірювань, після чого на приймальному кінці коригуються власні заплутані частинки, відтворюючи вихідний стан.
У експерименті Оксфордського університету квантова суперпозиція передавалася з точністю 86%, що було достатньо для роботи логічного елемента у простому алгоритмі Гровера, який виконав завдання з ефективністю 71%.
“Завдяки використанню фотонних з’єднань наша система отримує цінну гнучкість, дозволяючи модернізацію або заміну модулів без порушення всієї архітектури”, — додає Мейн.
Гнучкість у побудові квантових мереж відкриває можливості для застосування цієї технології в різних сферах, зокрема у фундаментальних дослідженнях фізики.
Це дослідження було опубліковане в журналі Nature.
