Энергоинформ – развитие энергетики и информационных технологий

Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии

Энергоинформ / Новости / Новости мира Информации за 2020 год / Создана пятиметровая микроволновая квантовая линия связи

10.03.2020. Создана пятиметровая микроволновая квантовая линия связи

Рекордно длинную микроволновую когерентную связь между двумя сверхпроводящими квантовыми системами смогли реализовать физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich). Статья с описанием проекта опубликована 6 марта на интернет-портале ETH Zurich.

Длина волновода между двумя квантовыми чипами, помещенными в криогенный холодильник, составила пять метров. Охлаждение необходимо для того, чтобы тепловые флуктуации не разрушили квантовое состояние кубитов (физическая ячейка квантового компьютера, находящаяся в квантовой когерентности с другими его ячейками). Информация в созданной таким образом квантовой сети передавалась с помощью микроволновых фотонов от сверхпроводящего генератора к аналогичного рода приёмнику. Волновод, чтобы не нарушить квантовые состояния фотонов, также охлаждается до криогенных температур. Для охлаждения всей системы до нескольких сотых градуса выше абсолютного нуля (-273,15 градуса Цельсия) использовался жидкий гелий.

Исследователи объяснили, что задача состояла в том, чтобы соединить два сверхпроводящих квантовых чипа так, чтобы иметь возможность обмениваться состояниями суперпозиции между ними с минимальной декогеренцией. Квантовое состояние фотонов в ходе эксперимента было проверено посредством успешного прохождения теста Белла — измерение одного кубита мгновенно повлияло на результат измерения другого кубита.

Конечная цель эксперимента состояла в том, чтобы показать возможность создания криогенной квантовой сети, созданной модульным способом. Ученые уверены, что смогли продемонстрировать принципиальную возможность создания квантовых сетей. По их мнению, в ближайшие 10–20 лет именно по этому направлению пойдет развитие квантовых компьютеров — через соединение их элементов из сотен кубитов, размещаемых в отдельных холодильниках.

Напомним, увеличение мощности квантовых компьютеров может быть достигнуто двумя способами — ростом вычислительной мощности отдельных квантовых процессоров либо созданием сети процессоров, использующих единый протокол для передачи информации между чипами (кубитами). В обоих случаях должна быть обеспечена модульность системы, то есть возможность сочленения ее элементов с общим «интерфейсом» для передачи информации между ними.

Ранее ученым не удавалось обеспечить когерентность передачи данных при расположении сверхпроводящих квантовых систем на расстоянии в несколько метров. Исследователи из ETH Zurich надеются уже в ближайшее время представить 30-метровую линию квантовой связи.

Китайские ученые между тем смогли связать два узла квантовой памяти на расстоянии более 50 километров с помощью оптоволокна. Однако оптический квантовый компьютер пока уступает сверхпроводящему, поэтому оптическая связь полезна больше для квантовой коммуникации, нежели для вычислений.

Тест Белла — это эксперимент, направленный на доказательство принципа квантовой теории, говорящего о том, что наблюдение одной частицы мгновенно влияет на состояние связанной с ней частицы, где бы она ни находилась. Это означает, что информация от частицы к частице передаётся быстрее скорости света. В ходе теста измеряется состояние частиц в детекторах, соединенных «линией связи».

Квантовые компьютеры позволяют использовать особое свойство физического мира, недоступное обычным вычислительным устройствам, — квантовую когерентность. Благодаря этому в конкретный момент времени весь компьютер может находиться не в каком-то одном состоянии, как классический компьютер, а сразу в практически неограниченном количестве состояний. Это позволяет решать вычислительные задачи существенно быстрее стандартных ЭВМ. Пока реализованы только простейшие квантовые системы, которые могут выполнять ряд фиксированных алгоритмов. Полноценный квантовый компьютер — это пока лишь гипотетическая разработка. Однако задействуемые в таком компьютере квантовые эффекты позволят решать определенные вычислительные задачи существенно быстрее стандартных ЭВМ.

Источник: KB

© 2005–2020 Энергоинформ — альтернативная энергетика, энергосбережение, информационно-компьютерные технологии