Новото устройство осигурява директна комуникация между множество квантови процесори

Квантовите компютри, както и класическите, се нуждаят от съединения, за да прехвърлят информацията между различните компоненти. Те се осъществяват чрез поредица от мрежови възли, които увеличават вероятността от грешки. Екип от специалисти от САЩ е разработил ново свързващо устройство, което може да поддържа мащабируема комуникация от типа „всички към всички“, позволявайки на всички свръхпроводящи квантови процесори в мрежата да комуникират директно помежду си.

В миналото тази група изследователи от Масачузетския технологичен институт вече разработиха квантов изчислителен модул, който им позволява да изпращат фотони с данни в двете посоки по вълновод. В нов труд те са описали подробно тази архитектура, която се състои от два модула с вълновод и дава възможност да се изпращат лъчи в едната или другата посока и след това да се поглъщат в крайната точка.

Всеки модул се състои от четири кубита, които служат като интерфейс между вълновода и по-големите квантови процесори, разказва MIT News. Кубитите, свързани с вълновода, излъчват и поглъщат фотони, които след това се прехвърлят към съседните кубити с данни.

За да увеличат енергията на кубита, излъчващ фотони, учените използват поредица от микровълнови импулси. Внимателният контрол на фазата на тези импулси позволява да се постигне ефектът на квантовата интерференция, който дава възможност за насочване на фотона във всяка посока по вълновода. Провеждането на импулсите в противоположна посока позволява на кубит в друг модул на произволно разстояние да погълне фотона.

Прехвърлянето и улавянето на фотоните създава „квантово заплитане“ между нелокалните квантови процесори, а квантовите взаимни връзки осигуряват квантово заплитане на разстояние. Прехвърлянето на фотон между два модула обаче не е достатъчно, за да се създаде заплитане. Необходимо е също така кубитите и фотонът да се подготвят по такъв начин, че модулите да „споделят“ фотона в края на протокола.

Учените са успели да направят това, като са спрели импулсите от емисии на фотоните по средата на процеса. За да гарантират, че връзките и възлите не пречат на движещия се фотон и не намаляват ефективността на поглъщането, изследователите са повишили честотата на поглъщане на фотона в другия край на маршрута. Те са използвали алгоритъм за обучение с подсилване, за да сформират предварително фотона.

Алгоритъмът оптимизира протоколните импулси, увеличавайки максимално ефективността на поглъщане на фотона. Тестовете показаха, че този показател надхвърля 60%. Това е достатъчно, за да се докаже наличието на заплитане.

„Можем да използваме тази архитектура, за да създадем мрежа, от типа „връзка на всички с всички“ – каза Янкелевич. – „Това означава, че можем да имаме множество модули, всички на една и съща шина, и можем да създадем заплитане на разстоянието между всяка двойка по наш избор.