Створена локальна мережа для квантового комп’ютера

Громіздкі криогенні системи сучасних квантових комп’ютерів за визначенням не можуть вмістити сотні і більше кубітів. Надто вже великий вийде система — розмірами з кімнату або навіть будинок. Виходом може стати створення кластерів. Залишилося вирішити задачу підключення до мережі систем в кластері зі збереженням квантової заплутаності. Для цього фізики з Цюріха змогли створити досвідчену квантову локальну обчислювальну мережу.

Група фізиків з Вищої технічної школи Цюріха (ETH Zurich) продемонструвала мікрохвильову квантову лінію довжиною п’ять метрів. Це найдовша в своєму роді лінія на сьогоднішній день. Вона може бути використана як для майбутніх квантових комп’ютерних мереж, так і для експериментів в області фундаментальних досліджень квантової фізики.

Мікрохвильова лінія являє собою металевий хвилевід між двома квантовими процесорами. Як і квантові процесори, хвилевід охолоджений рідким гелієм до температури -273,15 ° C. Від зовнішнього середовища хвилевід відділений багатошаровим мідним кожухом, вага якого становить чверть тонни. Це дозволяє тримати температуру на необхідному нижньому рівні. Настільки низькі температури потрібні для того, щоб усунути теплові обурення, які порушують стан суперпозиції квантів і ведуть до помилок в розрахунках.

Лінія зв’язку між квантовими процесорами необхідна для обміну станами суперпозиції між ними або для створення заплутаності, щоб квантовий кластер працював як єдиний квантовий обчислювач. Заплутаність здійснюється за допомогою фотонів мікрохвильового випромінювання. Генератор в одній системі випускає фотон, той долає дистанцію через хвилевід і приймається другий системою. Досліди з 5-метрової мікрохвильової лінією показали, що в процесі передачі фотонів кубіти в пов’язаних системах піддавалися мінімальної декогеренції (неузгодженості).

Паралельно фізики створили 10-метрову і планують створити 30-метрову лінію квантової зв’язку. Лінія довжиною 10 метрів вже створена і перевірена охолодженням, але досліди на ній поки не ставилися. Лінія довжиною 30 метрів будуть створена пізніше. Якщо буде реалізована та ж конструкція теплоизолирующего кожуха, то для неї потрібно буде півтори тонни міді. Очевидно, що над схемою теплоізоляції ще належить попрацювати.