Новое устройство обеспечивает прямую связь между несколькими квантовыми процессорами
Квантовые компьютеры, а также классические, нуждаются в соединениях для передачи информации между различными компонентами. Они сделаны через серию сетевых узлов, которые увеличивают вероятность ошибок. Команда из нас, специалистов, разработала новое соединительное устройство, которое может поддерживать серьезную передачу типа «все для всех», позволяя всем сверхпроводящим квантовым процессорам напрямую общаться друг с другом.
В прошлом эта группа исследователей из Массачусетского технологического института уже разработала модуль квантовой вычислительной техники, который позволяет им отправлять фотоны данных в обоих направлениях по волне. В новой работе они подробно описали эту архитектуру, которая состоит из двух волновых модулей и позволяет отправлять лучи в одном или другое направление, а затем проглатываться в конечной точке.
Каждый модуль состоит из четырех кубиков, которые служат интерфейсом между вейвлетами и более крупными квантовыми процессорамиговорит MIT News. Кубики, связанные с вейвлетами, испускают и поглощают фотоны, которые затем передаются в соседние кубики данных.
Чтобы увеличить энергию кубических излучающих фотонов, ученые используют серию микроволновых импульсов. Тщательный контроль над фазой этих импульсов позволяет достичь эффекта квантового помех, что позволяет фотону направлять в любом направлении вдоль волны. Импульсы в противоположном направлении позволяют Кубу в другом модуле на любом расстоянии, чтобы проглотить фотон.
Передача и захват фотонов создают «квантовую запутанность» между непотенциальными квантовыми процессорами, а квантовые взаимосвязанные соединения обеспечивают квантовую запутанность на расстоянии. Однако переноса фотона между двумя модулями недостаточно для создания запутывания. Также необходимо подготовить кубики и фотон таким образом, чтобы модули «делятся» фотоном в конце протокола.
Ученым удалось сделать это, остановив импульсы выбросов фотонов в середине процесса. Чтобы гарантировать, что соединения и узлы не мешают движущемуся фотону и не снижают эффективность приема, исследователи увеличили частоту поглощения фотона на другом конце маршрута. Они использовали алгоритм для обучения подкреплению, чтобы предварительно сформировать фотон.
Алгоритм оптимизирует импульсы протокола, максимизируя эффективность поглощения фотонов. Тесты показали, что этот показатель превышает 60%. Этого достаточно, чтобы доказать наличие запутывания.
«Мы можем использовать эту архитектуру для создания сети, как и все со всеми», — сказал Янкелевич. — «Это означает, что у нас может быть много модулей, все на одной автобусе, и мы можем создать запутанное расстояние между каждой парой нашего выбора.
