В новом исследовании, опубликованном 23 апреля в журнале Nature Physics, исследователи из Йельского университета «перемещают» кубит — крошечный кусочек квантовых данных — из одной физической точки в микроволновом резонаторе в отдельную точку в другом резонаторе. Это первый случай, когда сквозная квантовая передача выполняется по запросу и представляет собой первый из двух экспериментов Йельского университета с использованием технологий «шаг-и-улов», которые будут опубликованы в этом году.
Квантовые вычисления предлагают возможность вычислений со скоростью, которая на порядки выше, чем у современных суперкомпьютеров. Исследователи из Йельского университета находятся в авангарде усилий по разработке первых полностью полезных квантовых компьютеров и проделали новаторскую работу в области квантовых вычислений со сверхпроводящими цепями.Но для того, чтобы квантовый компьютер мог запускать более сложные алгоритмы, ему потребуется больше вычислительной мощности, как и классическому компьютеру.
Для этого кубиты должны быть связаны друг с другом — вот почему нам пригодится возможность «подать и поймать».«Наш подход заключается в использовании квантовой сети для соединения множества кубитов в независимые модули», — сказал Кристофер Экслайн, аспирант Йельского университета и соавтор нового исследования. «Стратегия аналогична объединению компьютеров в кластер в локальной сети».Акслайн работает в Йельской лаборатории Роберта Шелькопфа, главного исследователя исследования. Другими соавторами исследования являются аспирант Йельского университета Люк Беркхарт и бывший научный сотрудник Йельского университета Вольфганг Пфафф, который сейчас работает в Microsoft.
Предыдущая работа исследователей позволила им использовать кубит, сохранив при этом информацию о нем. Теперь они тоже могут улавливать информацию.
«Вы можете подумать, что поимка нашего летающего кубита будет прямым продолжением нашей другой работы, но на самом деле это требует некоторого осторожного обращения», — сказал Буркхарт. «Это означало варьировать, насколько быстро и с какой частотой будет выпущена информация. Если мы откроем шлюзы и позволим энергии течь как можно быстрее, это сокрушит ловца».Вместо этого исследователи с течением времени тщательно формируют свой шаг и ловлю, чтобы оба конца транзакции были синхронизированы.Еще одним новшеством эксперимента является использование полостей — в дополнение к самому кубиту — в качестве памяти для системы. «Большая часть исследований в нашей лаборатории и Йельском квантовом институте сосредоточена на том, как использовать режимы резонатора для обработки квантовой информации», — сказал Акслайн. «Сверхпроводящие резонаторы — это наиболее безопасные места, где мы можем хранить квантовую информацию, и, что еще более важно, резонаторы гибки в отношении формы хранимой информации».
Эта квантовая игра в ловушку также включает в себя квантовую запутанность, ключевую концепцию квантовой физики и требование любого квантового алгоритма. В данном случае это означает, что питчер подает и не подает одновременно.
«Мы запутываем состояния между питчером и ловцом», — сказал Буркхарт. «Это удаленное запутывание будет иметь решающее значение в квантовых сетях».