Nature Physics: создано устройство для соединения квантовых процессоров

Исследователи Массачусетского технологического института представили новую технологию, которая может стать ключевым шагом к созданию масштабируемых квантовых компьютеров. Они разработали устройство, позволяющее квантовым процессорам обмениваться информацией напрямую, минуя сложные промежуточные передачи, увеличивающие вероятность ошибок.

Работа опубликована в журнале Nature Physics.

Современные квантовые компьютеры используют точечное соединение процессоров, требующее передачи информации через множество узлов. Это усложняет масштабирование технологии. В новой работе ученые предложили альтернативу: соединение с "полным подключением" (all-to-all), обеспечивающее мгновенный обмен данными между всеми квантовыми процессорами в сети.

Исследователи создали сеть из двух квантовых процессоров и использовала соединительное устройство для передачи микроволновых фотонов между ними. Фотоны, частицы света, могут нести квантовую информацию, и их использование критично важно для квантовой коммуникации.

Одна из главных задач квантовых вычислений — создание удаленной запутанности, при которой два квантовых процессора остаются связанными, даже если они физически разнесены. Новое устройство позволило добиться этого эффекта.

Ключевая часть системы — сверхпроводящая волноводная линия, по которой фотоны перемещаются между процессорами. Исследователи могут точно управлять направлением передачи, а также подключать к системе дополнительные модули.

Для увеличения точности передачи ученые применили алгоритмы машинного обучения, которые предсказывают, как фотон будет искажен при перемещении. Это позволило заранее скорректировать его форму, увеличив вероятность успешного поглощения фотона приемником. В результате команда достигла эффективности поглощения более 60%, что достаточно для подтверждения состояния квантовой запутанности.

Технология открывает возможности для создания квантового интернета и масштабируемых квантовых вычислений. В дальнейшем ученые планируют повысить точность передачи, используя трехмерные структуры вместо традиционных соединений.