🔮 Квантовая телепортация: как учёные объединили два компьютера «магией» запутанности
Учёные из Оксфордского университета совершили прорыв, объединив два отдельных квантовых процессора в единую вычислительную систему с помощью феномена телепортации. Это ключевой шаг на пути к распределённым квантовым вычислениям и будущему «квантовому интернету».
🌀 Что такое квантовая телепортация?
Это не фантастика с перемещением объектов, а точная передача квантового состояния одной частицы (кубита) другой, находящейся на расстоянии. В основе — феномен квантовой запутанности, когда две частицы становятся единой системой: изменение состояния одной мгновенно влияет на другую, какую бы дистанцию их ни разделяла.
Процесс телепортации включает несколько этапов:
1. Создание пары запутанных кубитов и распределение их между отправителем и получателем.
2. Измерение отправителем своего целевого кубита совместно с одним из запутанных. Результат (два классических бита) передаётся получателю по обычному каналу связи (например, интернету).
3. Преобразование получателем своего запутанного кубита на основе полученных данных. В результате он принимает исходное состояние кубита отправителя.
Таким образом, информация не путешествует через пространство — она как бы «манифестируется» в новой точке благодаря заранее созданной запутанной связи.
⚛️ В чём суть последнего прорыва?
Оксфордская группа впервые использовала телепортацию для создания логических квантовых вентилей — базовых операций квантового вычисления — между кубитами, расположенными в отдельных квантовых компьютерах.
· Эксперимент: два модуля с ионами в ловушках соединили двухметровым оптоволоконным кабелем. Ионы стронция служили для связи между модулями, а ионы кальция — как локальная память для вычислений.
· Результат: два отдельных процессора стали работать как единый, полностью подключенный квантовый компьютер.
· Проверка: систему испытали на алгоритме Гровера для поиска данных, доказав возможность распределённых квантовых вычислений уже на современном уровне технологий.
Главное достижение — не просто телепортация состояния, а создание устойчивой вычислительной связи между независимыми квантовыми устройствами.
🌍 Как это приближает «квантовый интернет»?
Квантовый интернет — это не замена обычному, а сверхзащищённая надстройка для решения специфических задач. Телепортация — одна из его технологических основ.
Потенциальные возможности такого интернета:
· Абсолютная безопасность: При попытке перехвата квантового сигнала его состояние необратимо меняется, и вторжение сразу обнаруживается.
· Объединение вычислительных мощностей: Удалённые квантовые компьютеры смогут работать как один могущественный кластер для моделирования молекул или сложных систем.
· Синхронизация приборов: Связь без потерь для сетей атомных часов или телескопов, повышающая точность научных экспериментов.
⚠️ Препятствия на пути к будущему
Несмотря на прорыв, до глобального квантового интернета ещё далеко. Современные сети находятся на первом из шести этапов развития, описанных учёными ещё в 2018 году.
Ключевые проблемы:
· Декогеренция: Квантовые состояния чрезвычайно хрупки и разрушаются от малейшего шума или теплового воздействия.
· Дистанция: В оптоволокне фотоны теряются на больших расстояниях. Для передачи нужны квантовые повторители, которые могут принимать и перезапутывать частицы, не считывая информацию.
· Инфраструктура: Требуются новые сетевые чипы, протоколы и программное обеспечение. Например, уже появилась первая ОС для квантовых сетей — QNodeOS.
🚀 Кто в лидерах и что дальше?
В квантовой гонке активны Китай, США, ЕС и Россия. Например, Китай развивает городские квантовые сети, а в России утверждены стандарты для квантового интернета вещей в банковской и государственной сфере.
Прорыв Оксфорда открывает путь к масштабированию квантовых вычислений: вместо создания одного гигантского компьютера можно объединять множество меньших модулей.
Прогнозы сходятся на том, что первые специализированные квантовые сети для критически важных сфер появятся в ближайшие 10–15 лет.
#квантовыевычисления #квантовыйинтернет #телепортация #технологиибудущего #наука #физика #прорыв #Oxford #квантовыекомпьютеры