Исследователи Оксфордского университета достигли значительного прорыва в области квантовых вычислений, впервые успешно выполнив распределенный квантовый алгоритм на нескольких процессорах. Это открытие, объявленное 5 февраля 2025 года, является важным шагом на пути к созданию масштабируемых квантовых компьютеров, способных решать сложные вычислительные задачи, которые в настоящее время недоступны для классических компьютеров.
Команда достигла этого, связав два отдельных квантовых процессора через фотонный сетевой интерфейс, продемонстрировав, как меньшие квантовые устройства могут быть взаимосвязаны для функционирования как единый, высокоэффективный квантовый компьютер. Этот подход предлагает решение проблемы масштабирования квантовых компьютеров, которая долгое время была серьезным препятствием из-за ограничений существующих технологий.
Архитектура основана на модульных компонентах, содержащих ограниченное количество ионных ловушек, которые взаимосвязаны с помощью оптических волокон. Этот метод обеспечивает эффективную передачу данных и позволяет запутывать кубиты, размещенные в разных модулях, что является важным требованием для выполнения сложных квантовых логических операций. Исследователи также продемонстрировали успешную телепортацию логических операций ворот по сети, что является значительным шагом вперед в технологии квантовой телепортации.
Команда успешно реализовала алгоритм поиска Гровера в этой распределенной квантовой системе, демонстрируя потенциал этих взаимосвязанных процессоров для преодоления вычислительных ограничений современных суперкомпьютеров. Этот алгоритм использует квантовые свойства, такие как суперпозиция и запутывание, чтобы одновременно исследовать множество возможностей, значительно увеличивая скорость вычислений.
Профессор Дэвид Лукас, главный исследователь исследовательской группы, подчеркнул осуществимость сетевого распределенного квантового информационного процессинга с использованием современных технологий. Это достижение открывает путь для будущих инноваций в области квантовых вычислений, которые могут преобразовать отрасли, зависящие от высокоуровневых вычислительных мощностей.
Исследователи рассматривают гибкость своей системы как главное преимущество. Используя фотонные связи для взаимосвязи модулей, исследователи могут модернизировать или заменять отдельные компоненты без существенных изменений всей системы. Эта адаптивность позволяет архитектуре хорошо подходить для будущих усовершенствований и оптимизаций.
Эта новаторская работа в области распределенных квантовых вычислений открывает новые возможности для совместных исследований и вдохновляет разработку новых квантовых алгоритмов и приложений. Перспектива создания распределенных квантовых сетей, способных обмениваться вычислительными ресурсами на расстоянии, может революционизировать различные отрасли, от криптографии до сложного моделирования материалов.