Forskere ved Yale University har demonstreret et af de vigtigste trin i design af modulære kvantecomputere: den bevidste "teleportering" af en kvanteport mellem to qubits.
Forskningen er offentliggjort i tidsskriftet Nature. Hovedprincippet for dette arbejde er kvanteteleportering, en unik egenskab ved kvantemekanik, der tidligere blev brugt til at overføre ukendte kvantetilstand mellem to parter uden fysisk at sende staten selv. Ved hjælp af en teoretisk protokol, der blev udviklet i 1990'erne, demonstrerede Yale-forskere eksperimentelt en kvanteoperation - en gate - uden nogen direkte interaktion. Sådanne porte er nødvendige til kvanteberegning, der er afhængig af netværk af individuelle kvantesystemer - en arkitektur, som mange forskere mener kan kompensere for de fejl, der er forbundet med kvanteberegningsprocessorer.
Et team ledet af hovedforsker Robert Schoelkopf og den tidligere kandidatstuderende Kevin Chow undersøger en modulær tilgang til kvanteberegning. Modulariteten i alt fra organiseringen af den biologiske celle til motorerne i SpaceX's nyeste raketter har vist sig at være en effektiv strategi til opbygning af store, komplekse systemer. En kvantmodulær arkitektur består af et sæt moduler, der fungerer som små kvanteprocessorer forbundet til et større netværk.
Modulerne i denne arkitektur er naturligt isoleret fra hinanden, hvilket forhindrer uønskede interaktioner på tværs af større systemer. Denne isolering komplicerer dog også transaktioner mellem moduler. Teleporterede porte er en måde at udføre intermoduloperationer på.
En oversigt over det modulære kvantearkitektur netværk i en ny undersøgelse.
”Vores arbejde var første gang, at denne protokol blev demonstreret, hvor klassisk kommunikation foregår i realtid, hvilket giver mulighed for en 'deterministisk' operation, der udfører den nødvendige proces hver gang, siger Chow.
Fuldt fungerende kvantecomputere har potentialet til at opnå beregningshastigheder, der er større størrelsesordrer end dagens supercomputere. Yale-forskere er i spidsen for forskning med at udvikle de første fuldt funktionsdygtige kvantecomputere og har allerede gjort banebrydende arbejde inden for kvantecomputering med superledende kredsløb.
Kvanteberegning udføres med følsomme bits af data kendt som qubits, der er tilbøjelige til fejl. I eksperimentelle kvantesystemer styres "logiske" qubits af "hjælpe" qubits til registrering og øjeblikkelig fejlkorrektion.
Salgsfremmende video:
”Vores eksperiment er den første demonstration af en to-qubit operation mellem logiske qubits,” siger Schoelkopf. "Dette er en milepæl på vejen til behandling af kvanteinformation med fejlkorrigerende qubits."
Vladimir Guillen
