В MIT разработали устройство для связи между квантовыми процессорами

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали устройство, которое позволяет напрямую передавать квантовую информацию между несколькими квантовыми процессорами.

Исследователи разработали межсоединительное устройство, которое позволяет квантовым процессорам напрямую взаимодействовать друг с другом. Разработка важна для развития систем квантовых вычислений, поскольку обеспечивает масштабируемую связь типа «все со всеми» между сверхпроводящими квантовыми процессорами.

В отличие от существующих архитектур, использующих соединение «точка-точка» с множеством последовательных передач между узлами и возрастающим уровнем ошибок, новое устройство передает квантовую информацию напрямую между любыми процессорами в сети. Технология основана на сверхпроводящем проводе (волноводе), по которому перемещаются фотоны — частицы света, способные переносить квантовую информацию.

Исследователи протестировали устройство, создав сеть из двух квантовых процессоров и отправляя микроволновые фотоны в заданном направлении. Помимо простой передачи фотонов они продемонстрировали формирование удаленной запутанности. В эксперименте удалось создать корреляцию между физически не связанными квантовыми процессорами. Этот эффект является фундаментальным для создания распределенной сети из множества квантовых процессоров.

В будущем квантовому компьютеру, вероятно, понадобятся как локальные, так и нелокальные межсоединения. Локальные межсоединения естественны в массивах сверхпроводящих кубитов. Наши допускают больше нелокальных соединений.

Азиза Альманаклы, аспирантка электротехники и компьютерных наук, соавтор исследования

Для создания удаленной запутанности инженеры разработали особый протокол, при котором фотон одновременно удерживается и испускается. После того как приемный модуль поглощает этот «полуфотон», два модуля становятся запутанными. Для повышения эффективности процесса ученые применили алгоритм обучения с подкреплением для генерации «полуфотона», который позволил достичь эффективности поглощения фотонов более 60%.

Исследователи продолжают работать над совершенствованием технологии путем оптимизации пути распространения фотонов и ускорения протокола для минимизации ошибок.