Forskere teleporterer en kvanteport

Forskere fra Yale University har demonstreret et af de vigtigste trin i opbygningen af ​​arkitekturen til modulære kvantecomputere:"teleportation" af en kvanteport mellem to qubits, på forespørgsel.

Resultaterne vises online den 5. september i journalen Natur .

Nøgleprincippet bag dette nye arbejde er kvanteteleportering, et unikt træk ved kvantemekanikken, der tidligere er blevet brugt til at transmittere ukendte kvantetilstande mellem to parter uden fysisk at sende selve staten. Ved hjælp af en teoretisk protokol udviklet i 1990'erne, Yale -forskere demonstrerede eksperimentelt en kvanteoperation, eller "port, " uden at stole på nogen direkte interaktion. Sådanne porte er nødvendige for kvanteberegninger, der er afhængige af netværk af separate kvantesystemer - en arkitektur, som mange forskere siger, kan udligne de fejl, der er iboende i kvanteberegningsprocessorer.

Gennem Yale Quantum Institute, et Yale -forskerteam ledet af hovedforsker Robert Schoelkopf og tidligere kandidatstuderende Kevin Chou undersøger en modulær tilgang til kvanteberegning. Modularitet, som findes i alt fra organiseringen af ​​en biologisk celle til netværket af motorer i den seneste SpaceX -raket, har vist sig at være en stærk strategi til at bygge store, komplekse systemer, siger forskerne. En kvantemodulær arkitektur består af en samling moduler, der fungerer som små kvanteprocessorer forbundet til et større netværk.

Moduler i denne arkitektur har en naturlig isolation fra hinanden, hvilket reducerer uønskede interaktioner gennem det større system. Alligevel gør denne isolation også at udføre operationer mellem moduler til en særskilt udfordring, ifølge forskerne. Teleporterede porte er en måde at implementere intermoduloperationer på.

"Vores arbejde er første gang, at denne protokol er blevet demonstreret, hvor den klassiske kommunikation sker i realtid, giver os mulighed for at implementere en 'deterministisk' operation, der udfører den ønskede operation hver gang, " sagde Chou.

Fuldt brugbare kvantecomputere har potentiale til at nå beregningshastigheder, der er størrelsesordener hurtigere end nutidens supercomputere. Yale-forskere er på forkant med bestræbelserne på at udvikle de første fuldt anvendelige kvantecomputere og har udført banebrydende arbejde inden for kvanteberegning med superledende kredsløb.

Kvantberegninger foretages via delikate bits af data kaldet qubits, som er tilbøjelige til at fejle. I eksperimentelle kvantesystemer, "logiske" qubits overvåges af "accessoriske" qubits for at opdage og rette fejl med det samme. "Vores eksperiment er også den første demonstration af en to-qubit-operation mellem logiske qubits, "Schoelkopf sagde." Det er en milepæl i retning af behandling af kvanteoplysninger ved hjælp af fejlkorrigerbare qubits. "