Mokslininkai kuria kvantinį tinklą, pagrįstą pirmuoju įsipainiojimu

Menininko įspūdis apie trijų mazgų kvantinį tinklą. Paskola „Matteo Pompili QuTech“

Nyderlandų tyrėjų grupė „QuTech“ praneša apie pirmojo kelių mazgų kvantinio tinklo realizavimą, sujungus tris kvantinius procesorius. Be to, jie pasiekė principinių pagrindinių kvantinių tinklo protokolų įrodymų. Jų atradimai yra svarbūs kvantinio interneto ateičiai ir dabar buvo paskelbti Mokslas:,

Kvantinis internetas

Interneto galia yra ta, kad jis leidžia bet kuriam iš dviejų Žemėje esančių kompiuterių prisijungti tarpusavyje, leidžiant neišlieti programų, kai jos buvo sukurtos prieš kelis dešimtmečius. Tyrėjai daugelyje laboratorijų visame pasaulyje šiandien kuria pirmąsias kvantinio interneto versijas – tinklą, kuris bet kokiu atstumu gali sujungti du kvantinius prietaisus, pavyzdžiui, kvantinius kompiuterius ar jutiklius. Nors šiandieninis internetas informaciją platina bitais (tai gali būti 0 arba 1), būsimasis kvantinis internetas naudos kvantinius bitus, kurie tuo pačiu metu gali būti ir 0 և 1. „Kvantinis internetas atvers visiškai naują programų spektrą, pradedant nepertraukiamu ryšiu ir baigiant debesų kompiuterija su visišku vartotojo privatumu ir baigiant tiksliu laiko nustatymu“, – sakė doktorantė, mokslinių tyrimų grupės narė Mateo Pompili. “Kaip ir prieš 40 metų internetą, yra daugybė programų, kurių dabar negalime numatyti”.

Darbas su kvantiniu mazgu

Tyrėjai dirba viename iš kvantinio tinklo mazgų, kur veidrodžiai ir filtrai nukreipia lazerio spindulį į deimantinį lustą. Paskola: Marieke de Lorijn „QuTech“

Sujungimas visur

Pirmieji žingsniai link kvantinio interneto buvo žengti praėjusį dešimtmetį, sujungus du kvantinius įrenginius, turinčius tiesioginį fizinį ryšį. Tačiau norint sukurti didelio masto kvantinį tinklą, būtina perduoti kvantinę informaciją per tarpinius mazgus (analoginius maršrutizatorius klasikiniame internete). Be to, daugelis perspektyvių interneto kvantinių programų remiasi susipynusiais kvantiniais bitais, kurie bus paskirstyti keliems mazgams. Susivėlimas yra kvantinis reiškinys, kuris iš esmės jungia daleles mažais, net dideliais atstumais. Kvantiniams kompiuteriams suteikiama didžiulė skaičiavimo galia – tai pagrindinis šaltinis keičiantis informacija apie būsimąjį kvantinį internetą. Moksliškai žinodamas apie savo kvantinį tinklą laboratorijoje, „QuTech“ tyrimų grupė, bendradarbiaudama su TNO D Delfto universitetu, pirmoji sujungė du kvantinius procesorius per tarpinę kilpą և, kad nustatytų bendrą daugelio atskirų kvantinių procesorių sudėtingumą.

https://www.youtube.com/watch?v=nkLPsJPxad0:
Pirmoji pasaulyje elementarioji kvantinio tinklo animacija. Paskola „SlimTlot“ skirtas „QuTech“

Kvantinio tinklo veikimas

Pradinis kvantinis tinklas susideda iš trijų kvantinių mazgų, esančių tam tikru atstumu nuo to paties pastato. Kad šie mazgai veiktų kaip tikras tinklas, tyrėjai turėjo išrasti naują architektūrą, leidžiančią svarstyklėms judėti už vieno žiedo ribų. Vidurinis mazgas (vadinamas Bobu) turi tą patį fizinį ryšį kaip ir išorinis mazgas (vadinamas Alice և Charlie), kuris leidžia sudėtingai prisijungti prie kiekvieno iš šių mazgų. Bobas turi papildomą kvantinį bitą, kuris gali būti naudojamas kaip atmintis, kuris leidžia išlaikyti anksčiau sukurtą kvantinę jungtį, kol bus sukurtas naujas ryšys. Nustačius Alice-Bob Quantum ryšius establishing Įkūrus Bobą-Charlie, Bobo kvantinių operacijų rinkinys šias jungtis paverčia Alice-Charlie Quantum ryšiais. Arba atlikus kitą Bobo kvantinių operacijų rinkinį, susipina visi trys mazgai.

Matteo Pompili ir Sophie Hermans

Komponentai Mateo Pompili (kairėje) և Sophie Hermans (dešinėje), abu Ronaldo Hansono absolventai, viename iš kvantinio tinklo mazgų. Paskola: Marieke de Lorijn „QuTech“

Paruošta tolesniam naudojimui

Svarbus praeities bruožas yra tas, kad „vėliavos“ signalu jis signalizuoja apie sėkmingą šių (vidinės tikimybės) protokolų užbaigimą. Toks signalas yra svarbus mastui, nes tiek daug būsimo kvantinio interneto protokolų turės būti sujungti. „Įkūrę mes sugebėjome išlaikyti besiformuojančias valstybes kartu, apsaugodami jas nuo triukšmo“, – sakė kita komandos narė Sophie Hermans. “Tai reiškia, kad iš esmės šias būsenas galime naudoti kvantinių raktų paskirstymui, kvantiniam skaičiavimui ar bet kokiam kitam tolesniam kvantiniam protokolui”.

Kvantinis interneto jutiklis

Šis pirmasis įsipainiojęs kvantinis tinklas suteikia tyrėjams unikalų bandymų atvejį, susijusį su kvantine interneto įranga, programine įranga, protokolų kūrimu ir testavimu. „Kvantinio interneto ateitį sudarys nesuskaičiuojami kvantiniai įrenginiai, tarpiniai mazgai“, – sakė tyrimų grupei vadovavęs Ronaldas Hansonas. „„ QuTech “partneriai jau tiria būsimą suderinamumą su esama duomenų infrastruktūra.“ Tinkamu laiku dabartinis principo įrodymo metodas bus išbandytas už esamos telekomunikacijų pluošto laboratorijos, esančios „QuTech“ interneto „Quantum“ interneto demonstratoriuje, kurio pirmąjį metro ryšį planuojama baigti 2022 m.

Aukštesnio lygio sluoksniai

Laboratorijoje mokslininkai daugiausia dėmesio skirs daugiau kvantinių bitų pridėjimui prie savo trijų mazgų tinklo, pridedant aukštesnio lygio programinės ir aparatinės įrangos sluoksnius. Pompilis. „Kai bus sukurti visi aukščiausio lygio valdymo sąsajos sluoksniai, kad būtų galima paleisti vieną kartą, visi galės rašyti ir paleisti tinklo programą nesuprasdami, kaip veikia lazeriai ir kristalai. Tai yra galutinis tikslas “.

Nuoroda. M. Pompili, SLN Hermans, S. Baier, HKC Beukers, PC Humphreys, RN Schouten, RFL Vermeulen, MJ Tiggelman, L. dos Santos Martins, B Dirkse, S. Wehner ir R. Hanson autoriai, 2021 m. Balandžio 16 d., Mokslas:,
DOI: 10.1126 / science.abg1919:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.