Учёные из Великобритании достигли прорыва в масштабировании: в Оксфорде разработан первый распределённый квантовый компьютер

В пределе Оксфордского университета физики достигли интеграции двух квантовых процессоров в единую вычислительную систему. Научная команда осуществила первую в мире реализацию распределённых квантовых вычислений через фотонный сетевой интерфейс.

Специалисты преодолели одну из главных преград квантовых компьютеров — проблему масштабируемости. Для практического использования квантовым компьютерам необходимы миллионы кубитов, однако размещение такого количества процессоров в единой системе технически неосуществимо из-за существенных размеров финального устройства.

Инновационный подход заключается в интеграции небольших квантовых устройств в единую сеть для распределённых вычислений. Теоретически число процессоров в такой сети не ограничено. Архитектура базируется на модулях, каждый из которых включает небольшое количество захваченных ионов — носителей квантовой информации на атомном уровне. Модули связываются оптоволоконными кабелями и используют фотоны для передачи данных вместо электрических сигналов.

«Ранее демонстрации квантовой телепортации концентрировались на передаче квантовых состояний между физически разделёнными системами. В нашем исследовании мы применяем квантовую телепортацию для установления взаимодействий между удалёнными системами», — объясняет руководитель исследования Дугал Мейн из Оксфордского университета.

Фотонные соединения дают возможность запутывать кубиты внутри отдельных модулей, что позволяет осуществлять квантовые логические операции между модулями через квантовую телепортацию. Хотя квантовая телепортация состояний уже была достигнута, это первое исследование, где продемонстрирована телепортация логических вентилей — базовых компонентов алгоритма — через сетевое соединение.

Исследователи подтвердили эффективность метода, запустив алгоритм Гровера, который способен обнаруживать нужный элемент в обширном неструктурированном массиве данных значительно быстрее, чем обычный компьютер, используя квантовые феномены суперпозиции и запутанности для параллельной проверки множества вариантов.

Профессор Дэвид Лукас, главный исследователь научной группы и ведущий специалист британского центра Quantum Computing and Simulation Hub, подчеркнул: «Наш эксперимент доказал, что сетевая распределённая обработка квантовой информации возможна с применением современных технологий. Масштабирование квантовых компьютеров остаётся серьезным техническим вызовом, который вероятно нуждается в новых физических открытиях и значительных инженерных усилиях в ближайшие годы».

Источник: iXBT