Создана эффективная система связи для ионных квантовых компьютеров

МОСКВА, 22 августа. /ТАСС/. Исследователи из Австрии разработали подход, который позволяет очень простым образом считывать данные с большого числа ионных кубитов и передавать их квантовое состояние при помощи множества одиночных фотонов через один и тот же канал связи. Это упрощает создание распределенных ионных квантовых компьютеров, сообщила пресс-служба Инсбрукского университета.

"Мы сделали большой шаг к созданию более масштабных и сложно устроенных квантовых сетей. Это приближает нас к полноценному практическому использованию квантово-защищенных систем связей, распределенных квантовых вычислительных систем и масштабных сетей из квантовых датчиков и сенсоров", - заявил научный сотрудник Инсбрукского университета Марко Кантери, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают исследователи, одним из главных препятствий для развития квантовых компьютеров является то, что увеличение числа взаимодействующих кубитов ведет к быстрому росту уровня случайных помех, нарушающих квантовое состояние этих ячеек памяти и сокращающих время их жизни. Для решения этой проблемы многие физики предлагают разбить квантовый компьютер на множество независимых блоков из нескольких кубитов, соединенных друг с другом при помощи "квантового интернета".

За последние годы зарубежные и российские ученые достигли значительных успехов в создании подобных коммуникационных систем, однако их дальнейшему развитию мешает то, что через один подобный канал связи единовременно можно передать информацию о квантовом состоянии лишь одной ячейки памяти. Австрийские физики разработали подход, который позволяет обойти эту проблему и при этом значительно упрощает работу "квантового интернета".

В его рамках ученые предложили пропускать "цепочки" из ионных кубитов через специальную камеру-резонатор. Она устроена таким образом, что взаимодействия между каждой ячейкой памяти квантового компьютера и лазерным излучением будут заставлять ионы испускать одиночные частицы света на определенной длине волны. Эти фотоны и породившие их кубиты будут "запутаны" на квантовом уровне, что позволяет использовать эти частицы света для передачи квантовой информации между блоками компьютера.

Для проверки работы этой методики ученые подготовили набор из 10 кубитов на базе ионов кальция, поместили их в ловушку и попытались считать их при помощи импульсов лазера. Эти опыты показали, что данную процедуру удалось успешно осуществить в 92% случаев, что подтвердило перспективность дальнейшей разработки этой технологии обмена информацией между узлами квантовых компьютеров, сетей и сенсоров. В перспективе это ускорит развитие и упростит архитектуру распределенных квантовых устройств, считают исследователи.