Создан рабочий метод соединять квантовые компьютеры в одну сеть

Ученые из Института Вальтера-Майснера и Мюнхенского технического университета сделали шаг к созданию будущих квантовых сетей. Они смогли передать микроволновые квантовые сигналы через канал с температурой до 4 кельвинов, что для подобных экспериментов считается сравнительно «теплым» условием, следует из публикации в Physical Review Letters.

Разработка важна для создания масштабных квантовых сетей. В перспективе такие системы смогут связывать квантовые компьютеры и другие устройства, обеспечивая обмен информацией на расстоянии.

Одним из возможных применений таких технологий называют квантовый интернет. Он может стать основой для сверхзащищенной связи, однако его создание осложняется высокой чувствительностью квантовых микроволновых сигналов к теплу.

Рекомендуем также:

1. ГИБДД заглянет туда, куда раньше не смотрели: какие документы в авто могут заинтересовать инспекторов
2. Пенсии начнут повышать два раза в год: почему пенсионеры почти не почувствуют прибавку

Ранее подобные опыты проводили при температурах, близких к абсолютному нулю, внутри мощных криогенных установок. Новый подход позволяет снизить жесткость этих требований.

Исследователи соединили два криостата специальным сверхпроводящим кабелем. Он способен передавать сигналы почти без потерь при очень низких температурах.

Благодаря этому ученым удалось сохранить квантовые свойства сигналов при температуре до 4 кельвинов, то есть примерно минус 269 градусов по Цельсию. Для таких экспериментов это заметно более высокая температура, чем обычно применяемые условия.

Один из первых авторов работы Вун К. Ям отметил, что группа показала возможность распространения запутанных микроволновых сигналов без утраты квантовых свойств через относительно теплые микроволновые каналы.

В эксперименте использовали высококачественные сверхпроводящие кабели из ниобия и титана. Несмотря на тепловой шум, низкие потери в кабеле позволили сохранить квантовую запутанность.

Квантовая запутанность означает особую связь между частицами или состояниями, при которой они остаются взаимосвязанными даже на расстоянии. Именно это свойство необходимо для ряда протоколов квантовой связи.

Команда также провела квантовую телепортацию. В этом случае квантовое состояние передается от одного устройства к другому без физической пересылки самого объекта.

Точность телепортации составила 72,3 процента при температуре 1 кельвин и 59,9 процента при 4 кельвинах. Оба результата оказались выше классического предела, который для такой задачи составляет 50 процентов.

Руководитель группы Кирилл Федоров заявил, что ученым удалось распределить квантовую запутанность на микроволновых частотах в каналах с температурой 4 кельвина и использовать эти корреляции для квантовой телепортации.

Полученные результаты показывают, что квантовые протоколы могут работать эффективнее классических даже в условиях, которые для таких систем считаются относительно теплыми. Это открывает возможности для создания распределенных квантовых вычислительных систем.

В будущем технология может применяться не только в квантовых вычислениях, но и в квантовой криптографии, где требуется повышенная защита передаваемой информации.

Исследователи планируют продолжить работу и перейти к более гибким кабелям, охлаждаемым жидким гелием. В долгосрочной перспективе они рассчитывают приблизиться к передаче квантовых сигналов при еще более высоких температурах.

По словам Федорова, главная задача состоит в создании криогенных технологических решений, совместимых с современными криостатами и способных обеспечивать высокую точность переноса квантовых состояний.

Рекомендуем также:

1. Привычка срывать сирень обернется бедой: чем опасны сломанные ветки для будущих бутонов
2. Жир на животе начнет уходить не от голода: какие продукты помогают запустить похудение и вернуть легкость
3. Стаж больше не гарантирует спокойную пенсию: какие годы вашей жизни могут внезапно исчезнуть из расчета после новых правил