Building Quantum Superkomputer: Ilmuwan menghubungkan dua prosesor kuantum menggunakan kabel serat optik yang ada untuk pertama kalinya
Ilmuwan di Inggris telah berhasil menghubungkan dua memisahkan prosesor kuantummembuka jalan untuk a sebagai internet dan, berpotensi, superkomputer kuantum.
Meningkatkan jumlah bit kuantum (atau dikenal sebagai qubit) di a jumlah komputer Telah terbukti menantang, karena komputer kuantum “berisik” – mereka sensitif terhadap gangguan dari panas, gerakan atau elektromagnetisme dan gagal jauh lebih sering daripada bit dalam komputasi klasik.
Semakin banyak qubit yang ada di komputer kuantum, semakin kompleks sistemnya dan semakin besar risiko dekoherensi – hilangnya informasi kuantum – dan sumber daya yang diperlukan untuk mencegah kesalahan. Itulah mengapa para ilmuwan berfokus pada membangun qubit yang lebih andal sebelum menskalakan sistem hingga jutaan qubit yang dibutuhkan untuk yang benar -benar Komputer kuantum yang berguna.
Dalam sebuah studi diterbitkan 5 Februari di jurnal Nature, para ilmuwan yang diusulkan bekerja di sekitar masalah skalabilitas ini dengan menghubungkan prosesor kuantum yang terpisah bersama -sama menggunakan kabel serat optik yang ada, sehingga meningkatkan jumlah qubit yang tersedia.
Ini adalah langkah penting dalam menunjukkan kelayakan komputasi kuantum terdistribusi (DQC), di mana prosesor kuantum dihubungkan bersama untuk melakukan perhitungan. DQC akan memungkinkan beberapa prosesor kuantum untuk bekerja sama untuk memecahkan masalah yang semakin kompleks dalam waktu yang jauh lebih sedikit daripada yang akan mengambil superkomputer klasik.
Para ilmuwan menggambarkan bagaimana mereka menghubungkan dua prosesor kuantum – yang disebut Alice dan Bob (jangan bingung dengan perusahaan komputasi kuantum Alice & Bob) menggunakan antarmuka jaringan fotonik (serat optik). Mengirim algoritma kuantum di seluruh antarmuka jaringan fotonik memungkinkan dua prosesor kuantum untuk berbagi sumber daya dan beroperasi sebagai satu entitas.
Komputasi Masa Depan Terdistribusi
Dengan menghubungkan kedua prosesor seperti ini, para ilmuwan juga dapat mengirimkan foton, bersama dengan informasi kuantum dan, untuk pertama kalinya, algoritma kuantum. Algoritma semacam itu adalah fungsi komputasi yang memungkinkan komputer kuantum untuk memecahkan masalah. Ini dibagikan dengan mengeksploitasi fenomena keterikatan kuantum antar foton.
Prosesor kuantum juga dapat bekerja sama pada masalah pengujian menggunakan algoritma pencarian Grover – algoritma kuantum yang dirancang untuk menemukan “jarum di tumpukan jerami”; Mencari informasi tertentu dalam kumpulan besar data yang tidak disortir.
Terobosan ini adalah kunci untuk memecahkan masalah skalabilitas dalam komputasi kuantum. Alih -alih satu mesin yang berisi jutaan qubit, yang akan sangat besar dan berat, teknik baru ini memungkinkan untuk perhitungan yang didistribusikan di banyak prosesor yang lebih kecil. Menggunakan modul kecil qubit ion terperangkap yang dihubungkan oleh kabel optik, memungkinkan qubit dalam QPU terpisah untuk terjerat.
Manfaat tambahan dari prosesor penghubung dalam sistem DQC adalah kemudahan pemeliharaan, karena modul dapat ditingkatkan atau diganti tanpa mengganggu seluruh sistem.
Karena hanya ada celah 6,6 kaki (2 meter) di antara keduanya unit pemrosesan kuantum (QPU), uji coba masa depan teknologi ini perlu memperluas jarak operasi untuk memastikan koneksi tetap stabil pada jarak yang jauh lebih jauh. Repeater kuantum, yang meningkatkan kisaran di mana informasi kuantum dapat ditransmisikan, juga dapat dimasukkan ke dalam sistem masa depan.
Menambahkan lebih banyak prosesor kuantum akan memberikan bukti lebih lanjut bahwa DQC akan menjadi solusi yang layak untuk membangun superkomputer kuantum. Dengan cara yang sama seperti superkomputer saat ini adalah ratusan prosesor klasik yang terhubung bersama, secara teori dimungkinkan untuk membuat superkomputer kuantum dengan menghubungkan prosesor kuantum bersama -sama dalam jarak yang luas.
Sebagai bukti konsep, percobaan membuktikan bahwa DQC layak. Ini juga menciptakan fondasi untuk internet kuantum yang aman, yang dapat memungkinkan metode yang lebih aman untuk mengirimkan informasi, karena prosesor kuantum di lokasi yang berbeda dapat digunakan untuk membangun jaringan komunikasi yang aman.
Dalam sebuah pernyataan, David Lucaspenyelidik utama tim peneliti dan ilmuwan utama untuk pusat komputasi dan simulasi kuantum Inggris, mengatakan “percobaan tim menunjukkan bahwa pemrosesan informasi kuantum yang didistribusikan jaringan layak dengan teknologi saat ini.”
Namun, Lucas mengakui ada banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum komputer kuantum tersedia untuk aplikasi praktis.
“Meningkatkan komputer kuantum tetap menjadi tantangan teknis yang hebat yang kemungkinan akan membutuhkan wawasan fisika baru serta upaya rekayasa intensif selama beberapa tahun mendatang,” katanya.
