В прошлом эта группа исследователей из Массачусетского технологического института уже спроеклировала квантовый вычислительный модуль, позволяющий посылать фотоны с данными в обоих направлениях вдоль волновода. В новой статье они подробнее описали эту архитектуру, которая состоит из двух модулей с волноводом и дает возможность направлять лучи в том или другом направлении, а затем поглощать их в точке назначения.

Каждый модуль состоит из четырех кубитов, которые служат интерфейсом между волноводом и более крупными квантовыми процессорами, рассказывает MIT News. Кубиты, соединенные с волноводом, испускают и поглощают фотоны, которые затем передаются в соседние кубиты данных.

Для увеличения энергии испускающего фотон кубита ученые использовали серию микроволновых импульсов. Тщательный контроль фазы этих импульсов позволяет добиться эффекта квантовой интерференции, который и дает возможность направить фотон в любом направлении вдоль волновода. Запуск импульсов в обратную сторону позволяет кубиту в другом модуле на любом произвольном расстоянии поглотить фотон.

Передача и захват фотонов создают «квантовые взаимосвязи» между нелокальными квантовыми процессорами, а квантовые взаимосвязи обеспечивают квантовую запутанность на расстоянии. Однако передачи фотона между двумя модулями недостаточно для создания запутанности. Необходимо также подготовить кубиты и фотон таким образом, чтобы в конце протокола модули «поделили» фотон.

Сделать это ученые смогли, остановив импульсы эмиссии фотонов на полпути. Для того чтобы соединения и узлы не создавали помех движущемуся фотону и не снижали эффективность поглощения, исследователи подняли частоту поглощения фотона на другом конце пути. Они использовали алгоритм обучения с подкреплением, чтобы предварительно сформировать фотон.

Алгоритм оптимизировал импульсы протокола, максимально увеличив эффективность поглощения фотона. Испытания показали, что этот показатель превысил 60%. Этого достаточно, чтобы доказать наличие запутанности.

«Мы можем использовать эту архитектуру для создания сети с подключением „все со всеми“, — сказала Янкелевич. — Это означает, что у нас может быть несколько модулей, все на одной шине, и мы можем создавать запутанность на расстоянии между любой парой по нашему выбору».

Китайские ученые смогли улучшить собственный рекорд скорости передачи данных в 4760 раз. Разработанный китайскими специалистами односторонний протокол квази-КБПС (квантовой безопасной прямой связи) с одиночными фотонами знаменует переход КБПС от теоретических исследований к практической реализации.