Forskare vid Yale University har visat ett av de viktigaste stegen i arkitekturen för modulära kvantdatorer: den avsiktliga "teleporteringen" av en kvantport mellan två qubits.
Forskningen publiceras i tidskriften Nature. Huvudprincipen för detta arbete är kvantteleportering, en unik egenskap hos kvantmekanik, som tidigare använts för att överföra okända kvanttillstånd mellan två parter utan att fysiskt skicka staten själv. Med hjälp av ett teoretiskt protokoll utvecklat på 1990-talet visade Yale-forskare experimentellt en kvantoperation - en grind - utan några direkta interaktioner. Sådana grindar är nödvändiga för kvantberäkning, som förlitar sig på nätverk av enskilda kvantsystem - en arkitektur som många forskare tror kan kompensera för de fel som ingår i kvantberäkningsprocessorer.
Ett team som leds av ledande forskare Robert Schoelkopf och före detta doktorand Kevin Chow undersöker en modulär metod för kvantberäkning. Modulariteten i allt från organisationen av den biologiska cellen till motorerna i SpaceXs senaste raketer har visat sig vara en effektiv strategi för att bygga stora, komplexa system. En kvantmodulär arkitektur består av en uppsättning moduler som fungerar som små kvantprocessorer anslutna till ett större nätverk.
Modulerna i denna arkitektur är naturligtvis isolerade från varandra, vilket förhindrar oönskade interaktioner mellan större system. Emellertid komplicerar denna isolering också transaktioner mellan moduler. Teleporterade grindar är ett sätt att utföra intermoduloperationer.
En översikt över det modulära kvantarkitekturnätverket i en ny studie.
"Vårt arbete var första gången detta protokoll demonstrerades, där klassisk kommunikation sker i realtid, vilket möjliggör en 'deterministisk' operation som utför den nödvändiga processen varje gång," säger Chow.
Fullt fungerande kvantdatorer har potentialen att uppnå beräkningshastigheter som är högre än ordningen för dagens superdatorer. Yale-forskare är i framkant av forskningen för att utveckla de första fullt funktionella kvantdatorerna och har redan gjort banbrytande arbete inom kvantberäkning med superledande kretsar.
Kvantberäkning görs med känsliga bitar med data som kallas qubits, som är felutsatta. I experimentella kvantsystem styrs "logiska" qubits av "extra" qubits för registrering och omedelbar felkorrigering.
Kampanjvideo:
”Vårt experiment är den första demonstrationen av en tvåkvartsoperation mellan logiska qubits,” säger Schoelkopf. "Detta är en milstolpe på vägen till bearbetning av kvantinformation med felkorrigerande qubits."
Vladimir Guillen
