Исследователи из Оксфордского университета впервые реализовали концепцию распределенных квантовых вычислений, объединив два отдельных квантовых процессора в единую, полностью связанную систему. Это открытие, опубликованное в Nature, приближает создание мощных квантовых суперкомпьютеров, способных решать задачи, недоступные обычным вычислительным системам.
Главная проблема квантовых компьютеров – масштабируемость. Для прорывных вычислений требуется обработка миллионов кубитов, но размещение такого количества процессоров в одном устройстве невозможно из-за ограничений в размерах и охлаждении. Новый подход решает эту проблему, соединяя небольшие квантовые модули через оптоволоконные каналы, что позволяет распределять вычисления по сети без ограничений на количество подключенных процессоров.
Основой системы стали модули с ионными кубитами, которые передают данные с помощью фотонов вместо электрических сигналов. Это позволяет модулям запутывать кубиты на расстоянии, выполняя квантовые операции методом квантовой телепортации. Хотя ранее ученые уже телепортировали квантовые состояния, впервые удалось перенести логические квантовые операции между разными процессорами, что открывает путь к созданию квантового интернета.
Эта технология напоминает работу традиционных суперкомпьютеров, которые объединяют несколько процессоров в единую мощную систему. Исследователи доказали эффективность метода, успешно запустив алгоритм Гровера, который выполняет поиск в неструктурированных базах данных намного быстрее, чем обычные компьютеры. Это подтверждает, что распределенный подход расширяет квантовые вычислительные возможности и делает возможным выполнение задач, которые суперкомпьютеры решали бы на протяжении многих лет.
Руководитель исследования профессор Дэвид Лукас подчеркнул, что эксперимент доказывает возможность сетевых квантовых вычислений с существующими технологиями. Однако масштабирование квантовых компьютеров останется сложной задачей, требующей новых физических открытий и инженерных решений. Работа была поддержана Британским центром квантовых вычислений и симуляций, входящим в Национальную программу квантовых технологий Великобритании.