Американские ученые представили технологию соединения квантовых процессоров на основе сверхпроводящего волновода. Провод передает фотоны в любом направлении и позволяет создать взаимосвязь между процессорами — состояние запутанности. Благодаря этому модули могут обмениваться данными напрямую. Разработка уже позволила увеличить эффективность передачи фотонов на 60% и в будущем может быть важна для создания квантового интернета. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.
Квантовые компьютеры работают иначе, чем привычные вычислительные машины. Их основу составляют кубиты — квантовые аналоги битов, которые могут находиться сразу в нескольких состояниях. Чтобы создать мощный квантовый компьютер, ученые должны объединять несколько процессоров. Однако существующие методы связи передают данные последовательно, узел за узлом, что снижает надежность и увеличивает количество ошибок.
Американские ученые нашли способ соединять процессоры напрямую. В основе их разработки лежит сверхпроводящий волновод — специальный провод, по которому передаются фотоны, несущие информацию между процессорами. Исследователи могут подключить к проводу любое количество модулей и направить его так далеко, как им необходимо.
Ранее команда разработала модуль квантовых вычислений из четырех кубитов — он позволил отправлять микроволновые фотоны в любом направлении вдоль волновода. Теперь ученые подключили сразу два модуля к проводу, чтобы излучать фотоны в нужном направлении, а затем поглощать их на другом конце и передавать информацию процессорам.
Однако для создания масштабного квантового процессора требуется еще один шаг — создание запутанности. Оно позволяет частицам взаимозависеть друг от друга, даже если они разделены расстоянием. Передачи фотона между двумя модулями недостаточно для создания запутанности, поэтому ученые дополнительно остановили импульсы испускания фотонов на половине их продолжительности. С точки зрения квантовой механики, фотон одновременно и задерживается, и испускается, и как только модуль приемника поглощает «полуфотон», он взаимодействует с модулем, отправившим частицу.
Исказив таким образом частицу, ученые смогли увеличить эффективность передачи фотонов более чем на 60%.
В будущем исследователи планируют улучшить технологию, повысив точность передачи фотонов или заменив сверхпроводящие провода на трехмерные соединения. Разработка поможет не только в создании квантовых компьютеров, но и в построении глобальных квантовых сетей — аналога интернета для квантовых устройств.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
