Прорив у квантових мережах: вперше створено тристороннє заплутування на віддалених атомних кубітах
Квантова заплутаність — явище, за якого зміна стану однієї частинки миттєво відображається на іншій, незалежно від відстані. Досі цей ефект демонстрували переважно в лабораторних умовах на двох вузлах. Однак нещодавно фахівцям з Університету Дьюка та компанії IonQ вдалося зробити значний крок уперед: вони вперше створили тристоронню заплутаність між окремими атомними кубітами, розподіленими по трьох віддалених вузлах. Це досягнення, відоме як стан Грінбергера-Горна-Цайлінгера (GHZ), відкриває нові горизонти для модульної архітектури квантових обчислень.
Що було зроблено?
Під час експерименту дослідники з'єднали три квантові вузли за допомогою фотонних каналів — світлових імпульсів, що передають квантову інформацію. Ключовою особливістю стало використання окремих атомних кубітів, які можна незалежно контролювати, зчитувати і, що найважливіше, масштабувати. Раніше подібні результати досягалися лише на інших платформах, наприклад, на надпровідних ланцюгах, але не на атомних системах, які вважаються більш перспективними для довгострокового зберігання інформації.
Учені досягли достовірності (fidelity) заплутаного стану на рівні 84–88% і вперше закрили так звану «лазівку детектування» — вразливість, яка могла ставити під сумнів справжність квантових кореляцій. Крім того, результати підтвердили порушення нерівності Мерміна, що є суворим доказом наявності істинної квантової заплутаності.
Чому це прорив?
Головна проблема сучасних квантових комп'ютерів — масштабування. Побудувати один великий процесор із тисячами кубітів надзвичайно складно через накопичення помилок і фізичні обмеження. Альтернативний підхід — модульна архітектура, де замість одного гігантського чипа створюється мережа з багатьох квантових вузлів, з'єднаних фотонами. Це нагадує розвиток класичного інтернету: обчислювальні ресурси розподілені, але працюють як єдине ціле.
Новий експеримент — це перший практичний крок до такої розподіленої системи на основі атомних кубітів. Він доводить, що окремі атомні пам'яті можуть формувати спільний квантовий стан через фотонні з'єднання, зберігаючи при цьому високу точність операцій. Це критично важливо для майбутніх квантових мереж, захищених комунікацій і, зрештою, квантового інтернету.
Моя експертна думка
Це досягнення — не просто лабораторний курйоз. Воно демонструє, що модульний підхід до квантових обчислень життєздатний на атомній платформі. Однак не варто чекати комерційного застосування в найближчі роки. Технологія все ще перебуває на стадії фундаментальних досліджень, і для переходу від трьох вузлів до сотень знадобляться роки роботи над стабільністю фотонних каналів і зниженням помилок. Тим не менш, саме такі кроки перетворюють квантовий інтернет із наукової фантастики на інженерне завдання.