Forskere ved Yale University har demonstrert et av de viktigste trinnene i arkitekturen til modulære kvantedatamaskiner: den bevisste "teleporteringen" av en kvanteport mellom to qubits.
Forskningen er publisert i tidsskriftet Nature. Hovedprinsippet for dette arbeidet er kvanteteleportering, en unik egenskap til kvantemekanikk, som tidligere ble brukt til å overføre ukjente kvantetilstander mellom to parter uten fysisk å sende staten selv. Ved hjelp av en teoretisk protokoll utviklet på 1990-tallet, demonstrerte Yale-forskere eksperimentelt en kvanteoperasjon - en gate - uten direkte interaksjoner. Slike porter er nødvendige for kvanteberegning, som er avhengig av nettverk av individuelle kvantesystemer - en arkitektur som mange forskere mener kan kompensere for feilene som ligger i kvanteberegningsprosessorer.
Et team ledet av hovedforsker Robert Schoelkopf og tidligere forskerstudent Kevin Chow utforsker en modulær tilnærming til kvanteberegning. Modulariteten som ligger i alt fra organiseringen av den biologiske cellen til motorene til SpaceXs nyeste raketter, har vist seg å være en effektiv strategi for å bygge store, komplekse systemer. En kvantmodulær arkitektur består av et sett med moduler som fungerer som små kvanteprosessorer koblet til et større nettverk.
Modulene i denne arkitekturen er naturlig isolert fra hverandre, noe som forhindrer uønskede interaksjoner på tvers av større systemer. Denne isolasjonen kompliserer imidlertid også transaksjoner mellom moduler. Teleporterte porter er en måte å utføre intermoduloperasjoner.
En oversikt over det modulære kvantearkitektur nettverket i en ny studie.
"Arbeidet vårt var første gang denne protokollen ble demonstrert, der klassisk kommunikasjon skjer i sanntid, noe som gir mulighet for en 'deterministisk' operasjon som utfører den nødvendige prosessen hver gang," sier Chow.
Fullt fungerende kvantecomputere har potensialet til å oppnå beregningshastigheter størrelsesordrer høyere enn dagens superdatamaskiner. Yale-forskere er i forkant av forskningen for å utvikle de første fullt funksjonelle kvantedatamaskiner og har allerede gjort banebrytende arbeid innen kvanteberegning med superledende kretsløp.
Kvanteberegning gjøres med sensitive biter med data kjent som qubits, som er feilutsatt. I eksperimentelle kvantesystemer blir "logiske" qubits styrt av "hjelpe" qubits for registrering og øyeblikkelig feilretting.
Salgsfremmende video:
"Eksperimentet vårt er den første demonstrasjonen av en to-kvbit operasjon mellom logiske qubits," sier Schoelkopf. "Dette er en milepæl på veien til å behandle kvanteinformasjon med feilretting av qubits."
Vladimir Guillen
