Naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego twierdzą, że udało im się dokonać teleportacji kwantowej — połączenia oddzielnych komputerów kwantowych w celu wspólnego wykonywania algorytmu na odległość.
Jest to „przełom”, który według nich może doprowadzić do powstania potężnych superkomputerów kwantowych.
Naukowcy połączyli dwa procesory kwantowe oddalone od siebie o 2 metry za pomocą „interfejsu sieciowego fotonowego”, jak opisano w artykule opublikowanym w zeszłym tygodniu w czasopiśmie Nature.
Zespół pod przewodnictwem Dougala Maina, studenta fizyki na Uniwersytecie Oksfordzkim, ma nadzieję, że osiągnięcie to stworzy podwaliny pod „internet kwantowy” rozproszonych, ultrabezpiecznych procesorów.
Nie jest to technicznie pierwszy raz, kiedy naukowcy zademonstrowali teleportację kwantową. Poprzednie badania wykazały, że stany bitów kwantowych znanych jako kubity — odpowiedniki bitów konwencjonalnego komputera, z tą różnicą, że mogą być nakładane i splątane — mogą być przenoszone między fizycznie oddzielonymi systemami.
„W naszych badaniach wykorzystujemy teleportację kwantową do tworzenia interakcji między tymi odległymi systemami” — powiedział Main w oświadczeniu. „Poprzez staranne dostosowywanie tych interakcji możemy wykonywać logiczne bramki kwantowe — podstawowe operacje obliczeń kwantowych — między kubitami umieszczonymi w oddzielnych komputerach kwantowych”.
„To przełomowe odkrycie pozwala nam skutecznie połączyć ze sobą różne procesory kwantowe w jeden, w pełni połączony komputer kwantowy” – wyjaśnił. Jest to w zasadzie odpowiednik połączenia tradycyjnych komputerów w celu stworzenia superkomputera.
Main i jego zespół mają nadzieję, że wykorzystując światło do przesyłania danych zamiast sygnałów elektrycznych, będą mogli pokonać przeszkody inżynieryjne związane z tworzeniem dużych komputerów kwantowych.
Mówiąc ogólnie, im więcej kubitów ma komputer kwantowy, tym trudniej jest utrzymać je w stanie stabilnym i zmniejszyć szum zewnętrzny.
„Dzięki łączeniu modułów za pomocą łączy fotonowych system zyskuje cenną elastyczność, pozwalając na modernizację lub wymianę modułów bez zakłócania całej architektury” – wyjaśnił Main.
„Nasz eksperyment pokazuje, że rozproszone w sieci przetwarzanie informacji kwantowych jest wykonalne przy użyciu obecnej technologii” – dodał główny badacz i profesor fizyki na Uniwersytecie Oksfordzkim David Lucas.
Zanim jednak komputery kwantowe, a tym bardziej superkomputery kwantowe, staną się powszechnie używane, naukowcy będą musieli pokonać jeszcze wiele przeszkód.
„Skalowanie komputerów kwantowych pozostaje ogromnym wyzwaniem technicznym, które prawdopodobnie będzie wymagało nowych spostrzeżeń fizycznych, a także intensywnego wysiłku inżynieryjnego w nadchodzących latach” – wyjaśnił Lucas.
Oprócz ograniczeń technicznych związanych z budową większych komputerów kwantowych, naukowcy wciąż mają trudności z przekształceniem ich w naprawdę użyteczne narzędzia do wykonywania obliczeń funkcjonalnych.
Mimo to naukowcy mają nadzieję, że pewnego dnia systemy komputerów kwantowych będą mogły w ciągu kilku godzin wykonywać obliczenia, na które dzisiejszym superkomputerom zajęłoby to lata.