Επιστήμονες πραγματοποίησαν κβαντική τηλεμεταφορά -Ένα σενάριο φαντασίας που γίνεται πραγματικότητα

Οι επιστήμονες της Οξφόρδης λένε ότι πέτυχαν την κβαντική τηλεμεταφορά -όχι όπως συνέβη στην ταινία «Μύγα» του 1986, αλλά κάπως πιο σύνθετα.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης λένε ότι πέτυχαν την κβαντική τηλεμεταφορά – ενώνοντας ξεχωριστούς κβαντικούς υπολογιστές για να εκτελέσουν έναν αλγόριθμο συνεργατικά, από απόσταση, σε μια «επανάσταση» που όπως λένε θα μπορούσε να οδηγήσει σε ισχυρούς κβαντικούς υπερυπολογιστές.

Οι επιστήμονες συνέδεσαν δύο κβαντικούς επεξεργαστές που απείχαν μεταξύ τους δυόμισι μέτρα χρησιμοποιώντας μια «φωτονική διεπαφή δικτύου», όπως περιγράφεται λεπτομερώς σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε την περασμένη εβδομάδα στο περιοδικό Nature.

Κβαντικό Διαδίκτυο

Η ομάδα, με επικεφαλής τον μεταπτυχιακό φοιτητή Φυσικής του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης Dougal Main, ελπίζει ότι το επίτευγμα αυτό θα θέσει τις βάσεις για ένα «κβαντικό διαδίκτυο» κατανεμημένων επεξεργαστών.

Δεν είναι τεχνικά η πρώτη φορά που επιστήμονες επιτυγχάνουν κβαντική τηλεμεταφορά. Προηγούμενες έρευνες έχουν δείξει ότι οι καταστάσεις των κβαντικών bits, γνωστών ως qubits – τα ισοδύναμα των bits ενός συμβατικού υπολογιστή, με τη διαφορά ότι μπορούν να επικαλύπτονται και να περιπλέκονται – μπορούν να μεταφερθούν σε φυσικά διαχωρισμένα συστήματα.

«Στη μελέτη μας, χρησιμοποιούμε την κβαντική τηλεμεταφορά για να δημιουργήσουμε αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των απομακρυσμένων συστημάτων», δήλωσε ο Main σε δήλωσή του.

«Προσαρμόζοντας προσεκτικά αυτές τις αλληλεπιδράσεις, μπορούμε να εκτελέσουμε λογικές κβαντικές «πύλες» – τις θεμελιώδεις λειτουργίες της κβαντικής πληροφορικής – μεταξύ qubits που στεγάζονται σε ξεχωριστούς κβαντικούς υπολογιστές».

«Αυτό το επίτευγμα μας επιτρέπει να “συνδέσουμε” αποτελεσματικά διαφορετικούς κβαντικούς επεξεργαστές σε έναν ενιαίο, πλήρως συνδεδεμένο κβαντικό υπολογιστή», εξήγησε, το οποίο αποτελεί ουσιαστικά το ισοδύναμο της σύνδεσης παραδοσιακών υπολογιστών για τη δημιουργία ενός υπερυπολογιστή.

Ο Main και η ομάδα του ελπίζουν ότι χρησιμοποιώντας το φως για τη μετάδοση δεδομένων αντί για ηλεκτρικά σήματα, μπορούν να ξεπεράσουν τα μηχανικά εμπόδια που εμπλέκονται στη δημιουργία μεγάλων κβαντικών υπολογιστών. Σε γενικές γραμμές, όσο περισσότερα qubits έχει ένας κβαντικός υπολογιστής, τόσο πιο δύσκολο είναι να τα διατηρήσει κανείς σε σταθερή κατάσταση και να μειώσει τον εξωτερικό θόρυβο.

«Με τη διασύνδεση των μονάδων με τη χρήση φωτονικών συνδέσεων, το σύστημα αποκτά περισσότερη ευελιξία, επιτρέποντας την αναβάθμιση ή την αντικατάσταση μονάδων χωρίς να διαταράσσεται ολόκληρη η αρχιτεκτονική», εξήγησε ο Main.

Κβαντικοί υπερυπολογιστές ενόψει

«Το πείραμά μας αποδεικνύει ότι η δικτυακά κατανεμημένη κβαντική επεξεργασία πληροφοριών είναι εφικτή με την τρέχουσα τεχνολογία» πρόσθεσε ο επικεφαλής ερευνητής και καθηγητής φυσικής της Οξφόρδης, Ντέιβιντ Λούκας.

Αλλά πριν οι κβαντικοί υπολογιστές – πόσο μάλλον οι κβαντικοί υπερυπολογιστές – μπορέσουν να γίνουν ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο κομμάτι εξοπλισμού, οι ερευνητές έχουν ακόμη να ξεπεράσουν τρομερά εμπόδια.

«Η βελτίωση των κβαντικών υπολογιστών παραμένει μια τρομερή τεχνική πρόκληση που πιθανότατα θα απαιτήσει νέες γνώσεις φυσικής καθώς και εντατική μηχανική προσπάθεια μέσα στα επόμενα χρόνια», εξήγησε ο Lucas.

Πέρα από τους τεχνικούς περιορισμούς της κατασκευής μεγαλύτερων κβαντικών υπολογιστών, οι επιστήμονες εξακολουθούν να αγωνίζονται για να τους μετατρέψουν σε πραγματικά χρήσιμα εργαλεία που επιλύουν λειτουργικούς υπολογισμούς.

Παρ’ όλα αυτά, οι ερευνητές ελπίζουν ότι τα συστήματα κβαντικών υπολογιστών θα μπορούσαν μια μέρα να εκτελούν υπολογισμούς σε λίγες μόνον ώρες, για την επίλυση των οποίων οι σημερινοί υπερυπολογιστές θα χρειάζονταν χρόνια.