Descoperirea este un prim pas în construirea unei rețele cuantice
Săptămâna trecută, cercetătorii de la Universitatea Oxford au publicat o lucrare în natură care descrie modul în care au folosit teleportarea cuantică pentru a transfera date între două computere cuantice plasate la aproximativ doi metri distanță. Aceștia susțin că distanța este irelevantă, deoarece experimentul ar fi trebuit să funcționeze indiferent de locația fiecărui computer. Descoperirea este remarcabilă, deoarece rezolvă parțial un bloc de poticnire în calculul cuantic.
În loc de tranzistoare, la fel ca computerele tradiționale, computerele cuantice folosesc qubits. Qubit -urile pot permite mai multe opțiuni decât pornirile tranzistoarelor, facilitând calcule mult mai complexe. Cu toate acestea, inginerii încă nu și -au dat seama cum să miniaturiza hardware -ul și este nevoie de zeci de mii de qubits pentru a efectua calcule complexe.
Între timp, cercetătorii încearcă să găsească modalități de a lega mai multe computere cuantice pentru a acționa ca o singură unitate. Ideea nu este diferită de calculul distribuit cu computerele tradiționale – conectarea multor computere dintr -o rețea pentru a lucra la o singură problemă. Polierarea proteinelor este un exemplu. De fapt, lucrarea de cercetare este intitulată „Calculare cuantică distribuită pe o legătură de rețea optică”.
Cu toate acestea, calculatoarele cuantice nu pot comunica la fel cum fac calculatoarele. Pentru a reda două (sau mai multe, teoretic) computere cuantice, obiectele cuantice trebuie poziționate la capetele de trimitere și primire. Aceste obiecte trebuie apoi să se încurce. EntanGlement stabilește ambele qubits într -o stare necunoscută, dar conectată – credeți că pisica lui Schrödinger. Odată ce starea qubitului este măsurată la capătul de trimitere, qubitul care primește încurcat preia același stat instantaneu.
Fără a intra în profunzime în operațiunile complexe ale calculului cuantic, actul de a încurca qubit -uri pe două sau mai multe mașini în locații diferite indică faptul că este posibil să se construiască o rețea cuantică. Astfel de interconectări pot oferi qubit -urile suplimentare necesare pentru a executa programe și operațiuni mai complexe.
Mai mult, datele încurcate oferă calcule mai precise. Transferul informațiilor de la un computer cuantic la o mașină tradițională pe care o putem citi și interpreta prezintă o rată de eroare mai mare – un alt om de știință s -au străduit să se atenueze. Transferul statelor de qubit de la un computer cuantic la altul este fără pierderi, ceea ce înseamnă că cercetătorii nu trebuie să se îngrijoreze de erori până când computerele legate vor returna un rezultat.
Pentru a realiza această descoperire, oamenii de știință au creat două capcane ionice (MASTHEAD) conectate printr-un cablu optic de doi metri. Fiecare capcană a ținut un stronțiu și un ion de calciu. Ionul de calciu a acționat ca o unitate de memorie locală, în timp ce stronțiul a acționat ca interfața rețelei cuantice. Cablul optic le -a permis laserelor să tragă fotoni să dea lovituri.
Deși îmbrăcămintea nu a avut un succes 100 la sută cu fiecare foton concediat, un eșec nu a perturbat statele ionilor, astfel încât cercetătorii ar putea continua să încerce fără a fi nevoie să reseteze întregul experiment. Mai mult, îmbrăcămintea a produs un foton măsurabil, care a semnalat echipei că a obținut înțelegerea, un produs secundar norocos și semnificativ.
Odată încurcat, omul de știință ar putea „teleporta” operațiuni de poartă specifice către ionii primiți. După multe runde de testare a algoritmului lui Grover, echipa a constatat că rețeaua simplă a returnat calcule precise cu aproximativ 70 la sută din timp. Cu toate acestea, ei au remarcat că erorile nu au legătură cu procesul de teleportare. Așa cum era de așteptat, operațiunile locale la fiecare capăt al hardware -ului au produs greșelile. Echipa consideră că utilizarea hardware -ului cuantic comercial va avea rezultate mai precise.
Este o dezvoltare inovatoare în calculul cuantic, dar este încă în primele etape. În timp ce teleportarea nu este limitată la distanță, este limitată la lungimea cablului optic disponibil. Nu este clar dacă ar putea folosi infrastructura optică existentă, dar este îndoielnic, având în vedere că zgomotul de rețea ar putea prezenta o problemă. Cu toate acestea, faptul că am dezvoltat o modalitate pentru ca calculatoarele cuantice să facă schimb de date instantaneu este uluitor.
Credit de imagine: D. Slichter, D. Main
