Oamenii de știință din Marea Britanie au conectat cu succes doi separa procesoare cuanticedeschizând calea pentru un Internet cuantic și, potențial, supercomputere cuantice.
Creșterea numărului de BIT -uri cuantice (altfel cunoscut sub numele de qubits) într -un computer cuantic s -a dovedit dificilă, deoarece calculatoarele cuantice sunt „zgomotoase” – sunt sensibile la orice interferență din căldură, mișcare sau electromagnetism și nu reușesc mult mai des decât biți în calculul clasic.
Cu cât există mai multe qubituri într -un computer cuantic, cu atât sistemul devine mai complex și cu atât este mai mare riscul de decoerență – pierderea informațiilor cuantice – și resursele necesare pentru a preveni erorile. De aceea, oamenii de știință se concentrează pe construirea de qubit -uri mai fiabile înainte de scalarea sistemelor până la milioane de qubits necesare pentru un cu adevărat computer cuantic util.
Într -un studiu publicat 5 februarie În jurnalul Nature, oamenii de știință au propus să lucreze în jurul acestei probleme de scalabilitate prin conectarea procesoarelor cuantice separate împreună folosind cabluri de fibră optică existente, crescând astfel numărul de qubits disponibile.
Acesta este un pas important în demonstrarea fezabilității calculului cuantic distribuit (DQC), prin care procesoarele cuantice sunt conectate împreună pentru a efectua calcule. DQC ar permite mai multor procesoare cuantice să lucreze împreună pentru a rezolva probleme din ce în ce mai complexe în mult mai puțin timp decât ar fi nevoie de supercomputere clasice.
Oamenii de știință au descris modul în care au conectat două procesoare cuantice – numite Alice și Bob (nu trebuie confundate cu compania de calcul cuantică Alice & Bob) folosind o interfață de rețea fotonică (fibre optice). Trimiterea algoritmilor cuantici în interfața de rețea fotonică a permis celor două procesoare cuantice să partajeze resurse și să funcționeze ca o singură entitate.
Calculul distribuit al viitorului
Prin conectarea celor două procesoare de acest fel, oamenii de știință ar putea transmite și fotoni, împreună cu informații cuantice și, pentru prima dată, un algoritm cuantic. Astfel de algoritmi sunt funcțiile de calcul care permit computerelor cuantice să rezolve problemele. Acestea au fost împărtășite prin exploatarea fenomenului de înțelegere cuantică între fotoni.
Procesoarele cuantice ar putea, de asemenea, să lucreze împreună la problema testului folosind algoritmul de căutare Grover – un algoritm cuantic care este conceput pentru a găsi un „ac într -un fân”; Căutarea unei anumite informații într -un grup mare de date nesortate.
Această descoperire este esențială pentru crăparea problemei de scalabilitate în calculul cuantic. În loc de o singură mașină care conține milioane de qubits, care ar fi masive și nepăsătoare, noua tehnică permite calculele distribuite pe mai multe procesoare mai mici. Folosind mici module de qubit-uri cu ioni prinși legați de cabluri optice, permite încorporarea QPU-urilor în QPU-uri separate.
Un beneficiu suplimentar al conectării procesoarelor într -un sistem DQC este ușurința de întreținere, deoarece modulele pot fi modernizate sau înlocuite fără a perturba restul sistemului.
Întrucât a existat doar un decalaj de 6,6 metri (2 metri) între cei doi Unități de procesare cuantică (QPU), studiile viitoare ale acestei tehnologii ar trebui să extindă distanța de operare pentru a se asigura că conexiunea rămâne stabilă pe distanțe mult mai lungi. Repetatoarele cuantice, care cresc intervalul peste care pot fi transmise informațiile cuantice, pot fi, de asemenea, încorporate în sistemele viitoare.
Adăugarea mai multor procesoare cuantice ar oferi o dovadă suplimentară că DQC ar fi o soluție viabilă pentru construirea supercomputoarelor cuantice. În același mod în care supercomputerele de astăzi sunt sute de procesoare clasice conectate între ele, este teoretic posibil să se creeze un supercomputer cuantic prin conectarea procesoarelor cuantice împreună pe distanțe vaste.
Ca dovadă a conceptului, experimentul a dovedit că DQC este viabil. De asemenea, creează fundamentele pentru un internet cuantic sigur, care ar putea permite o metodă mai sigură de transmitere a informațiilor, deoarece procesoarele cuantice în diferite locații ar putea fi utilizate pentru a construi o rețea de comunicații sigure.
Într -un comunicat, David Lucasprincipalul investigator al echipei de cercetare și om de știință principal pentru centrul de calcul și simulare cuantic din Marea Britanie, a declarat că „experimentul echipei demonstrează că procesarea cuantică cuantică distribuită de rețea este posibilă cu tehnologia actuală”.
Cu toate acestea, Lucas a recunoscut că trebuie să se facă o mulțime de lucrări înainte ca calculatoarele cuantice să fie disponibile pentru aplicații practice.
„Schioling -Up Computers Quantum rămâne o provocare tehnică formidabilă, care va necesita probabil noi informații despre fizică, precum și un efort de inginerie intensivă în următorii ani”, a spus el.