Исследователи Массачусетского технологического института представили прорывную технологию, которая может значительно облегчить создание масштабируемых квантовых компьютеров. Их разработка — устройство, позволяющее квантовым процессорам обмениваться информацией напрямую, без необходимости в сложных промежуточных соединениях, что уменьшает вероятность возникновения ошибок. Результаты их работы опубликованы в журнале «Nature Physics».
Текущие квантовые компьютеры используют разрозненные соединения процессоров, для передачи данных требующие прохождения через множество узлов, что затрудняет масштабирование технологии. В новой модели ученые предложили реализацию с принципом «полного подключения», который позволяет мгновенно обмениваться данными между всеми процессорами сети. В рамках эксперимента была создана сеть из двух квантовых процессоров с соединительным устройством, переносящим микроволновые фотоны между ними. Фотоны, представляющие собой частицы света, играют ключевую роль в передаче квантовой информации и являются решающим элементом квантовой связи.
Одной из самых сложных задач в квантовых вычислениях является создание удаленной запутанности — состояния, при котором два и более квантовых процессора остаются связаны, даже находясь на расстоянии. Предложенное устройство успешно решает эту задачу. Основным элементом системы является сверхпроводящая волноводная линия, по которой фотоны могут свободно перемещаться между процессорами. Это позволяет детально управлять направлением передачи и подключать дополнительные модули.
Команда также внедрила алгоритмы машинного обучения для повышения точности передачи фотонов. Они предсказывают возможные искажения, случающиеся при перемещении, что позволяет заранее корректировать форму фотона. В результате удалось добиться эффективности поглощения выше 60%, что достаточно для демонстрации состояния квантовой запутанности.
Предложенная технология открывает новые горизонты для создания квантового интернета и более сложных квантовых вычислений. В будущем ученые планируют улучшить точность передачи информации, используя трехмерные структуры вместо традиционных соединений, что потенциально позволит создать более мощные и надежные квантовые системы.
