Forskare Utvecklar Världens Första Distribuerade Kvantdatorprototyp

Den första prototypen för en distribuerad kvantdator utvecklades av forskare. Severin Daiss, Stefan Langenfeld, och andra forskare från Max Planck-institutet för kvantoptyk i Garching realiserade den första kvantlogiska datoroperationen mellan två separata kvantmoduler.

Laget kopplade samman två qubit, minnes- och bearbetningsenheter för kvantdatorer, i två olika laboratorier till en distribuerad kvantdator. Detta gjordes genom att koppla qubitarna med en lång optisk fiber som mätte 60 meter.

Nivån på komplexa beräkningar som en kvantdator kan utföra ökar med fler sammanlänkade qubit. Grundläggande datoroperationer baseras på dessa kvantlogiska grindar mellan två qubit, men om en kvantdator ska vara överlägsen en traditionell dator, måste den sammanlänka dussintals till tusentals qubit för samma mängd kvantoperationer.

Dagens ledande laboratorier kämpar fortfarande med denna barriär, och en kvantdator av den här storleken har ännu inte byggts. När antalet qubit bredvid varandra ökar, ökar också svårigheten att isolera och kontrollera dem samtidigt.

Skapande av Gemensam Bearbetningsenhet

Laget presenterade sin nya studie i tidskriften Science, och den stöddes av Institute of Photonic Sciences. I studien kopplades två qubitmoduler samman över 60 meter, vilket resulterade i bildandet av en grundläggande kvantdator med två qubit.

“Över detta avstånd utför vi en kvantberäkningsoperation mellan två oberoende qubitsättningar i olika laboratorier”, sa Daiss.

Med denna nya metod är det möjligt att slå samman flera små kvantdatorer till en gemensam bearbetningsenhet.

Medan anslutningen av avlägsna qubit för sammanflätning tidigare uppnåddes, är detta den första gången anslutningen kan leda till kvantberäkningar. Det nya systemet fungerar med två moduler, var och en med en enskild atom som qubit, placerad mellan två speglar. Modulerna skickar en enda foton som transporteras i den optiska fibrern och som är sammanflätad med qubitarnas kvanttillstånd.

Nästa steg för laget är att ansluta fler än två moduler, samt att ha ännu fler qubit i modulerna.

Enligt Gerhard Rempre, lagledare och chef för institutet, kommer den nya studien att ytterligare främja kvantteknik.

“Vår metod öppnar upp en ny utvecklingsväg för distribuerad kvantberäkning”, sa Rempre.

Genom att övervinna några av de begränsningar som omger befintliga kvantdatorer och integrationen av qubit i en enda konfiguration, kan den nya metoden leda till betydligt kraftfullare system i framtiden.