Forskere udvikler verdens første distribuerede kvantecomputerprototype

Den første prototype nogensinde til en distribueret kvantecomputer blev udviklet af forskere. Severin Daiss, Stefan Langenfeld og andre forskere fra Max Planck Institute of Quantum Optics i Garching realiserede den første kvantelogiske computeroperation mellem to separate kvantemoduler.

Holdet sammenkoblede to qubits, kvantecomputeres hukommelse og behandlingsenheder, i to forskellige laboratorier til en distribueret kvantecomputer. Dette blev gjort ved at forbinde qubits med en lang optisk fiber målt på 60 meter.

Niveauet af komplekse beregninger, som en kvantecomputer kan foretage, stiger med flere indbyrdes forbundne qubits. Grundlæggende computeroperationer er baseret på disse kvantelogiske porte mellem to qubits, men hvis en kvantecomputer skal være overlegen i forhold til en traditionel computer, skal den sammenkoble snesevis til tusindvis af qubits for den samme mængde kvanteoperationer. 

Nutidens førende laboratorier kæmper stadig med denne barriere, og en kvantecomputer af denne størrelse mangler endnu at blive bygget. Efterhånden som antallet af qubits ved siden af ​​hinanden stiger, øges også vanskeligheden ved at isolere og kontrollere dem på samme tid. 

Oprettelse af fælles behandlingsenhed

Holdet præsenterede deres nye undersøgelse i tidsskriftet Videnskab, og det blev støttet af Institute of Photonic Sciences. I undersøgelsen blev to qubit-moduler med succes forbundet over 60 meter, hvilket resulterede i dannelsen af ​​en grundlæggende kvantecomputer med to qubits.

"Over denne afstand udfører vi en kvanteberegningsoperation mellem to uafhængige qubit-opsætninger i forskellige laboratorier," sagde Daiss. 

Med denne nye tilgang er det muligt for flere små kvantecomputere at blive slået sammen til en fælles behandlingsenhed. 

Mens forbindelsen af ​​fjerne qubits for sammenfiltringer tidligere blev opnået, er det første gang, forbindelsen kan føre til kvanteberegninger. Det nye system fungerer med to moduler, hver med et enkelt atom som en qubit, placeret mellem to spejle. Modulerne sender én enkelt foton, der transporteres i den optiske fiber, og den er viklet ind i qubitternes kvantetilstande. 

Det næste skridt for teamet er at forbinde mere end to moduler, samt at hoste endnu flere qubits i modulerne. 

Ifølge Gerhard Rempre, teamleder og direktør for instituttet, vil det nye studie fremme kvanteteknologien yderligere. 

"Vores ordning åbner en ny udviklingsvej for distribueret kvanteberegning," sagde Rempre. 

Ved at overvinde nogle af begrænsningerne omkring eksisterende kvantecomputere og integrationen af ​​qubits i en enkelt opsætning, kan den nye tilgang føre til langt mere kraftfulde systemer i fremtiden.