Tutkijat kehittivät maailman ensimmäisen hajautetun kvanttitietokoneen prototyypin

Tutkijat kehittivät ensimmäisen prototyypin hajautetulle kvanttitietokoneelle. Severin Daiss, Stefan Langenfeld ja muut tutkijat Max Planckin kvantti-optiikan instituutista Garchingista toteuttivat ensimmäisen kvanttilogisen tietokoneen operaation kahden erillisen kvanttimoduulin välillä.

Tutkijaryhmä kytki kaksi kvanttiprosessointiyksikköä, kvanttitietokoneiden muisti- ja prosessointiyksiköt, eri laboratorioissa toisiinsa hajautetun kvanttitietokoneen muodostamiseksi. Tämä tehtiin kytkemällä kvantit 60 metrin pituisella optisella kuidulla.

Kvanttitietokoneen suorituskyky monimutkaisissa laskutoimituksissa kasvaa, kun kvantteja kytketään toisiinsa. Peruslaskutoimitukset perustuvat kvanttilogiikkaportteihin kahden kvantin välillä, mutta jos kvanttitietokone on oltava ylittävä perinteisen tietokoneen, se on kytkettävä kymmeniä tai tuhansia kvantteja samalle määrälle kvanttoimituksia varten.

Johtavat laboratoriot kamppailevat edelleen tämän esteen kanssa, ja tällaisen kvanttitietokoneen rakentaminen on vielä odottamassa. Kun kvanttien määrä kasvaa, myös niiden eristämisen ja samanaikaisen hallinnan vaikeus kasvaa.

Yhteisen prosessointiyksikön luominen

Tutkijaryhmä esitteli uuden tutkimuksensa Science-lehdessä, ja sitä tuki Valon ja fotoniikan tutkimusinstituutti. Tutkimuksessa kaksi kvanttimoduulia kytkettiin onnistuneesti 60 metrin päähän toisistaan, mikä johti perustavanlaatuiseen kvanttitietokoneeseen, jossa on kaksi kvanttia.

“Tämän etäisyyden yli suoritamme kvanttilaskutoimituksen kahden itsenäisen kvanttiyksikön välillä eri laboratorioissa”, Daiss sanoi.

Tämän uuden lähestymistavan avulla useat pienet kvanttitietokoneet voidaan yhdistää yhteiseksi prosessointiyksiköksi.

Vaikka etäisten kvanttien yhdistäminen entanglementeiksi on aiemmin saavutettu, tämä on ensimmäinen kerta, kun yhteys voi johtaa kvanttilaskentaan. Uusi järjestelmä toimii kahdella moduulilla, joissa kummassakin on yksi atomi kvanttina, ja ne on sijoitettu kahta peiliä vasten. Moduulit lähettävät yhden fotonin, joka kulkeutuu optisessa kuidussa ja on sidoksissa kvanttien kvanttitilojen kanssa.

Tutkijaryhmän seuraava askel on kytkettävä useampi kuin kaksi moduulia ja isännöidä moduuleissa vielä enemmän kvantteja.

Ryhmän johtaja ja instituutin johtaja Gerhard Rempren mukaan uusi tutkimus edistää kvanttitieteen kehitystä.

“Meidän suunnitelma avaa uuden kehitystien hajautetulle kvanttilaskennalle”, Rempre sanoi.

Ylittämällä joitakin olemassa olevien kvanttitietokoneiden rajoituksia ja integroimalla kvantit yhteen asetelmaan, uusi lähestymistapa voi johtaa paljon voimakkaampiin järjestelmiin tulevaisuudessa.