Ερευνητές Αναπτύσσουν το Πρώτο Πρωτότυπο Κατανεμημένου Κβαντικού Υπολογιστή

Οι ερευνητές ανέπτυξαν το πρώτο πρωτότυπο για έναν κατανεμημένο κβαντικό υπολογιστή. Ο Severin Daiss, ο Stefan Langenfeld και άλλοι ερευνητές από το Ινστιτούτο Κβαντικής Οπτικής Max Planck στο Garching πραγματοποίησαν την πρώτη κβαντική λογική επιχείρηση υπολογιστή μεταξύ δύο ξεχωριστών κβαντικών μονάδων.

Η ομάδα συνδέθηκε δύο qubits, τις μονάδες μνήμης και επεξεργασίας των κβαντικών υπολογιστών, σε δύο διαφορετικά εργαστήρια σε έναν κατανεμημένο κβαντικό υπολογιστή. Αυτό έγινε συνδέοντας τα qubits με ένα μακρύ οπτικό ινίδιο που μετρά 60 μέτρα.

Το επίπεδο των σύνθετων υπολογισμών που μπορεί να αναλάβει ένας κβαντικός υπολογιστής αυξάνεται με περισσότερα διασυνδεμένα qubits. Οι βασικές επιχειρήσεις υπολογισμού βασίζονται σε αυτές τις κβαντικές λογικές πύλες μεταξύ δύο qubits, αλλά αν ένας κβαντικός υπολογιστής θα είναι ανώτερος από έναν παραδοσιακό υπολογιστή, πρέπει να συνδέσει δεκάδες έως χιλιάδες qubits για την ίδια ποσότητα κβαντικών επιχειρήσεων.

Τα ηγετικά εργαστήρια σήμερα仍λούν να παλεύουν με αυτό το εμπόδιο και ένας κβαντικός υπολογιστής αυτού του μεγέθους δεν έχει ακόμη κατασκευαστεί. Όσο αυξάνεται ο αριθμός των qubits δίπλα-δίπλα, αυξάνεται και η δυσκολία απομόνωσής τους και ελέγχου τους ταυτόχρονα.

Δημιουργία Ενιαίας Μονάδας Επεξεργασίας

Η ομάδα παρουσίασε τη νέα μελέτη τους στο περιοδικό Science, και υποστηρίχθηκε από το Ινστιτούτο Επιστήμης Φωτονικής. Στη μελέτη, δύο μονάδες qubit συνδέθηκαν επιτυχώς σε απόσταση 60 μέτρων, με αποτέλεσμα τη δημιουργία eines βασικού κβαντικού υπολογιστή με δύο qubits.

«Σε αυτή τη απόσταση, πραγματοποιούμε μια κβαντική επιχείρηση υπολογιστή μεταξύ δύο ανεξάρτητων ρυθμίσεων qubit σε διαφορετικά εργαστήρια», είπε ο Daiss.

Με αυτή τη νέα προσέγγιση, είναι δυνατόν πολλά μικρά κβαντικά υπολογιστή να συγχωνευτούν σε μια ενιαία μονάδα επεξεργασίας.

Ενώ η σύνδεση των μακρινών qubits για εντάσεων είχε επιτευχθεί προηγουμένως, αυτή είναι η πρώτη φορά που η σύνδεση μπορεί να οδηγήσει σε κβαντικές υπολογιστικές επιχειρήσεις. Το νέο σύστημα λειτουργεί με δύο μονάδες, каждая με ένα άτομο ως qubit, τοποθετημένο μεταξύ δύο καθρεφτών. Οι μονάδες στέλνουν ένα μόνο φωτόνιο που μεταφέρεται στο οπτικό ινίδιο και είναι ενταγμένο με τις κβαντικές καταστάσεις των qubits.

Ο επόμενος στόχος για την ομάδα είναι να συνδέσει περισσότερες από δύο μονάδες, καθώς και να φιλοξενήσει ακόμη περισσότερα qubits στις μονάδες.

Σύμφωνα με τον Gerhard Rempre, τον ηγέτη της ομάδας και διευθυντή του ινστιτούτου, η νέα μελέτη θα προωθήσει περαιτέρω την κβαντική τεχνολογία.

«Το σχήμα μας ανοίγει einen νέο δρόμο ανάπτυξης για κατανεμημένο κβαντικό υπολογισμό», είπε ο Rempre.

Με την υπέρβαση ορισμένων από τα εμπόδια που περιβάλλουν τους υφιστάμενους κβαντικούς υπολογιστές και την ενσωμάτωση των qubits σε μια ενιαία ρύθμιση, η νέα προσέγγιση μπορεί να οδηγήσει σε πολύ πιο ισχυρά συστήματα στο μέλλον.