Британские учёные преодолели барьер масштабирования: в Оксфорде создали первый распределённый квантовый компьютер

В стенах Оксфордского университета физикам удалось объединить два квантовых процессора в единую вычислительную систему. Научный коллектив реализовал первый в мире пример распределённых квантовых вычислений, используя фотонный сетевой интерфейс.

Учёные решили одну из ключевых проблем квантовых компьютеров — проблему масштабирования. Для практического применения квантовым компьютерам требуются миллионы кубитов, однако размещение такого количества процессоров в одном устройстве технически невозможно из-за огромных габаритов получаемой системы.

^[1]

Новый подход предполагает объединение небольших квантовых устройств в единую сеть для распределённых вычислений. Теоретически количество процессоров в такой сети не ограничено. Архитектура основана на модулях, каждый из которых содержит небольшое число захваченных ионных кубитов — носителей квантовой информации атомного масштаба. Модули соединяются оптоволоконными кабелями и используют для передачи данных фотоны вместо электрических сигналов.

«Предыдущие демонстрации квантовой телепортации фокусировались на передаче квантовых состояний между физически разделёнными системами. В нашем исследовании мы используем квантовую телепортацию для создания взаимодействий между удалёнными системами», — поясняет руководитель исследования Дугал Мейн из Оксфордского университета.

Фотонные соединения позволяют запутывать кубиты в отдельных модулях, что даёт возможность выполнять квантовые логические операции между модулями с помощью квантовой телепортации. Хотя квантовая телепортация состояний была достигнута и ранее, это первая демонстрация телепортации логических вентилей — минимальных компонентов алгоритма — через сетевое соединение.

Исследователи продемонстрировали эффективность метода, выполнив алгоритм поиска Гровера. Этот квантовый метод ищет определённый элемент в большом неструктурированном наборе данных значительно быстрее обычного компьютера, используя квантовые явления суперпозиции и запутанности для параллельного исследования множества возможностей.

Профессор Дэвид Лукас, главный исследователь научной группы и ведущий учёный британского центра Quantum Computing and Simulation Hub, отметил: «Наш эксперимент демонстрирует, что сетевая распределённая обработка квантовой информации осуществима с использованием современных технологий. Масштабирование квантовых компьютеров остаётся серьёзной технической задачей, которая, вероятно, потребует новых физических открытий и интенсивных инженерных усилий в ближайшие годы».

Источник ^[2]