Ученые успешно реализовали распределенные квантовые вычисления с использованием фотонной сети
Исследователи продемонстрировали экспериментальную реализацию распределенных квантовых вычислений (DQC), объединяя два модуля с захваченными ионами с помощью фотонной сети. Это достижение открывает перспективы масштабируемых квантовых вычислений, обеспечивая выполнение сложных квантовых схем без потери производительности и связи между кубитами.
Фотонные сети играют ключевую роль в качестве гибкого и универсального соединительного слоя для DQC. В основе технологии лежит удаленное запутывание между материальными кубитами, что позволяет реализовывать логические соединения через квантовую телепортацию операций. Однако до настоящего времени не существовало детерминированной и воспроизводимой реализации квантовой телепортации, удовлетворяющей всем требованиям масштабируемости.
В ходе эксперимента ученые распределили квантовые вычисления между двумя модулями, расположенными на расстоянии около двух метров друг от друга. В каждом модуле использовались отдельные сетевые и вычислительные кубиты. Применяя подтвержденное удаленное запутывание сетевых кубитов, они успешно телепортировали контролируемые-Z (CZ) операции между вычислительными кубитами, достигнув точности в 86%.
В рамках была также реализована распределенная версия алгоритма Гровера, включающая несколько нелокальных двухкубитных операций. Впервые такая вычислительная схема была успешно выполнена в распределенной квантовой системе, обеспечивая 71% вероятность успешного результата.
Дополнительно специалисты реализовали распределенные схемы iSWAP и SWAP, в которых использовались два и три последовательных шага квантовой телепортации операций соответственно. Это демонстрирует возможность выполнения произвольных двухкубитных вычислительных операций в распределенной среде.
Благодаря совместимости фотонных сетей с различными физическими платформами представленная архитектура DQC открывает новые перспективы для создания масштабируемых квантовых вычислительных систем.