МОСКВА, 26 февраля. /ТАСС/. Американские физики создали нанофотонное устройство на базе кристаллов из оксидов иттрия, иттербия и ванадия, которое позволяет квантовым компьютерам обмениваться информацией о состоянии сразу нескольких их квантовых битов через один и тот же канал связи. Эта разработка ускорит создание распределенных систем квантовых вычислений, сообщила пресс-служба Калифорнийского технологического института (Caltech).
«Нам впервые удалось продемонстрировать возможность мультиплексирования — одновременной передачи данных — для квантовой запутанности в сети из нескольких индивидуальных спиновых кубитов. Разработанный нами подход позволит значительно повысить скорость обмена информацией между узлами квантовой вычислительной сети, что является огромным шагом вперед в развитии этих технологий», — пояснил профессор Caltech Андрей Фараон, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают ученые, одним из главных препятствий для развития квантовых компьютеров является то, что увеличение числа взаимодействующих кубитов ведет к быстрому росту уровня случайных помех, нарушающих квантовое состояние этих ячеек памяти и сокращающих время их жизни. Для решения этой проблемы многие физики предлагают разбить квантовый компьютер на независимые блоки из нескольких кубитов, соединенных друг с другом при помощи «квантового интернета».
За последние годы зарубежные и российские ученые достигли значительных успехов в создании подобных коммуникационных систем, однако их дальнейшему развитию мешает то, что через один подобный канал связи единовременно можно передать информацию о квантовом состоянии лишь одной ячейки памяти. Это сильно ограничивает производительность распределенных квантовых компьютеров и препятствует их масштабированию.
Физики из США выяснили, что эту проблему можно преодолеть при помощи нанокристаллов из оксидов иттрия, иттербия и ванадия, внутри которых можно создать большое число кубитов и на квантовом уровне «запутать» их с кубитами в другом кристалле. Эти ячейки квантовой памяти, представляющие собой ионы иттербия-171, несколько отличаются друг от друга по характеру взаимодействий с излучением лазера, благодаря чему ими можно индивидуально манипулировать.
Проведенные учеными опыты показали, что эти запутанные ионы иттербия-171 позволяют передавать по одному и тому же каналу связи примерно 20 квантовых состояний, причем это число можно достаточно легко повысить на порядок. В перспективе это значительно ускорит работу и упростит масштабирование распределенных квантовых компьютеров, подытожили исследователи.
