Процесс квантовой телепортации не похож на то, что показывают в сериале «Звездный путь», когда люди исчезают из одного места и появляются в другом. В реальности все менее масштабно: разнесенные в пространстве квантовые объекты требуется предварительно подготовить и запутать. Затем воздействие на объект в точке А меняет свойства спутанного с ним объекта в точке Б. Такая телепортация похожа на обмен информацией на расстоянии, но ее возможности чуть больше: с ее помощью можно выполнять алгоритмические операции, то есть, производить вычисления. А значит, можно построить универсальный квантовый компьютер, состоящий из отдельных процессоров, соединенных телепортацией.
Команда ученых из Оксфордского университета создала упрощенную версию такого компьютера. Они собрали два модуля с пойманными в ловушку ионами, которые соединили двухметровым волоконно-оптическим кабелем. В каждой ловушке было по два иона, стронция и кальция. Ионы кальция функционировали как локальная память и использовались в вычислениях, ионы стронция соединяли два модуля в единый вычислительный аппарат.
«В нашем исследовании мы использовали квантовую телепортацию для создания взаимодействий между разнесенными системами, — сказал Дугал Мейн, один из участников проекта. — Тщательно настроив эти взаимодействия, мы смогли получить логические квантовые вентили — фундаментальные операции квантового вычисления — между кубитами, расположенными в отдельных квантовых компьютерах. Этот прорыв позволяет нам эффективно объединять разнесенные в пространстве квантовые процессоры в единый, полностью подключенный квантовый компьютер».
Ключевая особенность этого процесса заключается в том, что в случае ошибки при запутывании ионов система возвращается в исходное состояние, то есть, можно повторять попытки, пока кубиты не окажутся запутанными. Успешность запутывания фиксируется по характеристикам фотона, пишет Ars Technica.
Для испытания системы исследователи запустили алгоритм Гровера для решения задач перебора, который должен был найти определенный объект в неструктурированных данных. Эксперимент показал, что распределенные квантовые вычисления возможны на современном уровне развития компьютерных технологий.
Квантовая телепортация может обеспечить почти мгновенную связь на больших расстояниях. Но в волконно-оптических линия передачи необходимые для этого фотоны теряются среди миллионов похожих частиц света. В прошлом году инженеры из США показали способ решения такой проблемы.
