Böyük Britaniya alimləri iki ayrı kvant prosessorunu uğurla birləşdiriblər. Bu inkişaf kvant internetinə və potensial kvant superkompüterlərinə yol açır.

Kvant kompüterlərində istifadə olunan kvant bitlərinin (qısaca “qubits”) sayını artırmaq çətin prosesdir, çünki bu kompüterlər kifayət qədər səs-küylüdür. Bu o deməkdir ki, onlar istilik, hərəkət və ya elektromaqnetizmdən gələn hər hansı təsirlərə çox həssasdırlar və klassik kompüterlərdəki bitlərdən daha tez-tez uğursuz olurlar.

Kvant kompüterində nə qədər çox kubit varsa, sistem bir o qədər mürəkkəbləşir və kvant məlumatının itirilməsi riski (aka dekoherens) artır. Səhvlərin qarşısının alınması üçün tələb olunan resurslar da eyni sürətlə artır. Buna görə alimlər milyonlarla kubitli həqiqətən faydalı kvant kompüteri yaratmazdan əvvəl daha etibarlı kubitlərin yaradılmasına diqqət yetirirlər.

***

“Nature” jurnalında dərc olunan araşdırmada elm adamları mövcud fiber optik kabellərdən istifadə edərək ayrı-ayrı kvant prosessorlarını birləşdirərək bu miqyas problemini aradan qaldırmaq üçün bir üsul təklif etdilər. Bu yolla istifadə edilə bilən kubitlərin sayı artırıla bilər.

Bu üsul paylanmış kvant hesablama (DQC) konsepsiyasının mümkünlüyünü nümayiş etdirmək üçün mühüm addımdır. DQC çoxlu kvant prosessorlarına birgə hesablamalar aparmaq üçün birlikdə işləməyə imkan verir. Bu yolla, kvant prosessorları klassik superkompüterlərdə saatlar və ya günlər çəkəcək vəzifələri çox daha qısa müddətdə həll etmək üçün birlikdə işləyə bilərlər.

***

Alimlər “Alice” və “Bob” (eyni adlı kvant kompüter şirkəti ilə səhv salmamaq üçün) adlandırdıqları iki kvant prosessorunu fotonik şəbəkə interfeysi (optik liflər) vasitəsilə necə birləşdirdiklərini təsvir etdilər. Bu fotonik interfeys üzərindən kvant alqoritmləri göndərməklə prosessorlar öz resurslarını bölüşə və vahid sistem kimi fəaliyyət göstərə bildilər.

***

Bu əlaqə sayəsində alimlər ilk dəfə kvant alqoritmi də daxil olmaqla kvant məlumatı ilə birlikdə fotonları ötürə bildilər. Bu alqoritmlər kvant kompüterlərinə problemləri həll etməyə imkan verən hesablama funksiyalarıdır. Məlumat fotonlar arasında kvant dolaşıqlığı fenomeni sayəsində paylaşılıb.

İki kvant prosessoru test məqsədləri üçün istifadə edilən “Grover” axtarış alqoritmi üzərində də birlikdə işləmişdir. Bu alqoritm çox böyük və nizamsız məlumat dəstlərində xüsusi məlumatı tapmaq (yəni samanlıqda iynə tapmaq) üçün nəzərdə tutulmuş kvant alqoritmidir.

Bu sıçrayış kvant kompüterlərində miqyas problemini həll etmək üçün çox vacibdir. Milyonlarla kubit olan tək, nəhəng, çətin maşın əvəzinə kiçik prosessorlar şəbəkəsini birləşdirərək eyni məqsədə nail olmaq mümkün olur. Kubitlərin müxtəlif kvant prosessor vahidlərində bir-birinə qarışması optik kabellərlə bağlanmış ion kubit modulları sayəsində mümkündür.

***

DQC sistemlərindəki prosessorların bir-birinə bağlı olması həm də texniki xidmətin asanlığını təmin edir. Modullar yenilənə və ya dəyişdirilə bilər, eyni zamanda bütün sistemin işləməsi pozulmur.

Bu təcrübədə iki kvant emal qurğusu (QPU) arasında cəmi 2 metrlik məsafə var idi. Gələcəkdə bu texnologiyanın daha uzun məsafələrdə stabil işlədiyini yoxlamaq üçün təcrübələrin əhatə dairəsi genişləndiriləcək. Həmçinin kvant təkrarlayıcılardan istifadə etməklə kvant məlumatlarını daha uzun məsafələrə ötürmək mümkün olacaq.

Sistemə daha çox kvant prosessorlarının əlavə edilməsi DQC yanaşmasını kvant superkompüterlərinin yaradılması üçün əlverişli həll yolu kimi daha möhkəm edə bilər. Bugünkü superkompüterlər bir-birinə bağlanmış yüzlərlə klassik prosessordan ibarət olduğu kimi, kvant prosessorları da nəzəri olaraq kvant superkompüteri yaratmaq üçün çox böyük məsafələrdə birləşdirilə bilər.

Bu təcrübə DQC-nin mümkün olduğunu göstərən konsepsiyanın sübutunu təqdim edir. O, həmçinin müxtəlif yerlərdə kvant prosessorlarından istifadə etməklə tikilə bilən təhlükəsiz kvant internet infrastrukturunun əsasını qoyur. Beləliklə, məlumat ötürülməsi daha təhlükəsiz ola bilər.

Böyük Britaniyanın Kvant Hesablama və Simulyasiya Mərkəzinin alimi və aparıcı tədqiqatçı Devid Lukas açıqlamasında “Bu təcrübə şəbəkələşdirilmiş kvant hesablamalarının mövcud texnologiya ilə mümkün olduğunu nümayiş etdirir”, – deyib.

Lakin Lukas etiraf edib ki, kvant kompüterlərinin praktik tətbiqlərdə istifadə olunması üçün hələ çox yol gedilməlidir.