Физики разработали метод мгновенной передачи данных между квантовыми битами

Специалисты Университета ИТМО совместно с коллегами из Лондонского института математических наук создали революционный способ передачи информации в квантовых вычислительных системах. Их открытие описано в последнем выпуске Physical Review Letters.

Квантовые вычислительные машины постоянно совершенствуются — количество квантовых битов в них неуклонно растёт. Корпорация IBM недавно представила процессор Condor с 1121 кубитом, а команда Google намерена преодолеть тысячный порог в ближайшее время. Однако главной проблемой остаётся эффективное взаимодействие между этими элементами, особенно когда требуется быстро передать квантовое состояние от одного края системы к другому.

Традиционные подходы к решению этой задачи оказались недостаточно эффективными. Один метод предполагал последовательное включение связей между соседними элементами — простой, но медленный процесс. Другой базировался на настройке постоянных связей определённой интенсивности, что также требовало значительного времени, особенно в масштабных системах.

Международная исследовательская группа применила совершенно иной принцип, названный ими «квантовой брахистохроной» — по аналогии с классической задачей о кратчайшем пути движения. Магистрантка ИТМО, участница проекта, поясняет: «Мы анализируем все возможные пути перемещения квантового состояния, выбирая оптимальный маршрут с минимальным временем доставки».

Новаторство метода заключается в динамическом управлении интенсивностью квантовых связей. Вначале активизируется взаимодействие между первыми элементами цепи, затем оно постепенно ослабевает, а дальние связи усиливаются. Такой подход формирует особый волновой пакет, перемещающийся с предельной скоростью, разрешённой квантовой физикой.

Учёным удалось произвести расчёты для системы, содержащей сотню квантовых битов, что значительно превосходит прежние достижения, ограниченные малыми группами элементов.

Ведущий научный сотрудник ИТМО подчёркивает, что значимость открытия выходит за рамки решения конкретной задачи: «Разработанный подход позволит создавать более совершенные квантовые алгоритмы и ускорит процесс подготовки сложных квантовых состояний».

Авторы исследования утверждают, что их разработка готова к внедрению на существующих экспериментальных установках. Проект реализован при поддержке программы «Приоритет 2030» и финансировании Российского научного фонда.

Источник: Наука.рф