Прорив у квантових мережах: вчені вперше заплутали три віддалені атомні кубіти
Квантова заплутаність — це явище, за якого стан однієї частинки миттєво впливає на іншу, незалежно від відстані між ними. Цей ефект лежить в основі майбутніх квантових мереж та квантового інтернету. Однак до недавнього часу вчені могли демонструвати заплутаність лише між двома віддаленими вузлами. Тепер же дослідники з Університету Дьюка та компанії IonQ здійснили прорив, створивши першу повністю розподілену тривузлову квантову мережу на основі окремих атомних кубітів.
Під час експерименту фахівцям вдалося сформувати тристоронній заплутаний стан, відомий як стан Грінбергера-Горна-Цайлінгера (GHZ-стан). Три квантові вузли, кожен з яких є окремим атомним кубітом, були з'єднані фотонними каналами. Це перший випадок, коли подібний результат було досягнуто для окремих атомних кубітів, які можна незалежно контролювати, зчитувати та масштабувати для побудови обчислювальних систем.
Чому це прорив
Головна проблема квантових комп'ютерів — масштабування. Створити один великий квантовий процесор надзвичайно складно через помилки та обмеження обладнання. Тому багато розробників роблять ставку на модульну архітектуру: замість одного гігантського комп'ютера створюється мережа з безлічі квантових вузлів, з'єднаних фотонами. Цей підхід нагадує розвиток класичного інтернету, де обчислювальні ресурси розподілені між безліччю серверів.
Новий експеримент став кроком саме в цьому напрямку. Дослідники показали, що окремі атомні пам'яті можуть формувати спільний квантовий стан через фотонні з'єднання, зберігаючи високу точність квантових операцій. Під час експерименту достовірність (fidelity) заплутаного стану досягла 84–88%. Крім того, вперше вдалося закрити так звану «лазівку детектування» для повністю розподіленого багатокомпонентного квантового стану. Результати також підтвердили порушення нерівності Мерміна — одного з ключових тестів, що демонструють наявність справжніх квантових кореляцій.
Крок до квантового інтернету
Робота продовжує серію досліджень IonQ у галузі фотонних квантових з'єднань. Раніше фахівці компанії демонстрували заплутаність між двома віддаленими іонними системами, а тепер розширили архітектуру до трьох повноцінних вузлів. Хоча технологія ще далека від комерційного застосування, такі експерименти вважаються важливими будівельними блоками майбутніх розподілених квантових комп'ютерів, захищених комунікаційних мереж та квантового інтернету.
Думка аналітика: Цей прорив — не просто наукова сенсація, а практичний крок до створення квантового інтернету. Модульна архітектура, де кожен вузол — це окремий атомний кубіт, вирішує проблему масштабування, яка довгий час гальмувала розвиток квантових обчислень. Якщо темпи досліджень збережуться, ми можемо побачити перші комерційні прототипи розподілених квантових мереж вже в найближчі 5-7 років.