Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης πραγματοποίησαν ένα σημαντικό βήμα προς τον κατανεμημένο κβαντικό υπολογισμό μεγάλης κλίμακας επιδεικνύοντας την πρώτη επιτυχημένη κβαντική τηλεμεταφορά μιας ελεγχόμενης κβαντικής πύλης μεταξύ δύο μονάδων.
Δημοσιεύτηκε στο Nature, η μελέτη δεν ισχυρίζεται ότι είναι η πρώτη που πέτυχε την κβαντική τηλεμεταφορά – εξάλλου, οι επιστήμονες τηλεμεταφέρουν κβαντικές καταστάσεις εδώ και χρόνια. Αυτό που είναι καινούργιο είναι η ντετερμινιστική (π.χ., όταν εδραιωθεί η εμπλοκή, η τηλεμεταφορά πάντα πετυχαίνει) και επαναλαμβανόμενη τηλεμεταφορά μιας κβαντικής λογικής πύλης.
“Προηγούμενες επιδείξεις κβαντικής τηλεμεταφοράς είχαν επικεντρωθεί στη μεταφορά κβαντικών καταστάσεων μεταξύ φυσικώς διαχωρισμένων συστημάτων”, δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Dougal Main, μεταπτυχιακός φοιτητής στο τμήμα φυσικής της Οξφόρδης, σε ένα δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου. “Στη μελέτη μας, χρησιμοποιούμε την κβαντική τηλεμεταφορά για να δημιουργήσουμε αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των απομακρυσμένων συστημάτων”.
Οι κβαντικές πύλες – τα δομικά στοιχεία των κβαντικών υπολογιστών – χειρίζονται καταστάσεις qubit. Η ομάδα της Οξφόρδης ισχυρίζεται ότι έχει τηλεμεταφέρει ντετερμινιστικά μια θεμελιώδη κβαντική πύλη δύο qubit σε δύο μέτρα οπτικής ίνας, που συνδέει δύο ξεχωριστές κβαντικές μονάδες.
“Μία από τις βασικές πτυχές του αποτελέσματός μας είναι ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των δύο διαχωρισμένων qubits μπορούν να γίνουν ντετερμινιστικά, ακόμα κι αν ο φωτονικός σύνδεσμος που συνδέει τις δύο μονάδες είναι απωλεστικός”, ανέφερε ο Main μέσω email στο theregister.com. “Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τον κβαντικό υπολογισμό, καθώς εάν αυτές οι αλληλεπιδράσεις ήταν πιθανολογικές [δηλαδή, επιρρεπείς σε αποτυχία], τότε για μεγάλους υπολογισμούς, η πιθανότητα επιτυχούς ολοκλήρωσης ενός υπολογισμού χωρίς αποτυχίες γίνεται εκθετικά μικρή.”
“Τηλεμεταφέρουμε ντετερμινιστικά μια πύλη ελεγχόμενου Z (CZ) μεταξύ δύο qubits σε ξεχωριστές μονάδες, επιτυγχάνοντας πιστότητα 86%”, αναφέρει η ομάδα. Η δουλειά τους σηματοδοτεί “την πρώτη εφαρμογή ενός κατανεμημένου κβαντικού αλγορίθμου που περιλαμβάνει πολλές μη τοπικές πύλες δύο qubit”.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08404-x
