Yale -universitetets forskare har demonstrerat ett av de viktigaste stegen för att bygga arkitekturen för modulära kvantdatorer:"teleportation" av en kvantport mellan två qubits, på begäran.

Resultaten visas online den 5 september i tidningen Natur .

Nyckelprincipen bakom detta nya arbete är kvantteleportation, en unik egenskap hos kvantmekaniken som tidigare har använts för att överföra okända kvanttillstånd mellan två parter utan att fysiskt skicka staten själv. Med hjälp av ett teoretiskt protokoll utvecklat på 1990 -talet, Yale -forskare demonstrerade experimentellt en kvantoperation, eller "grind, "utan att förlita sig på någon direkt interaktion. Sådana grindar är nödvändiga för kvantberäkning som bygger på nätverk av separata kvantsystem - en arkitektur som många forskare säger kan kompensera de fel som är inneboende i kvantdataprocessorer.

Genom Yale Quantum Institute, ett Yale -forskargrupp som leds av huvudutredaren Robert Schoelkopf och den tidigare doktoranden Kevin Chou undersöker ett modulärt tillvägagångssätt för kvantberäkning. Modularitet, som finns i allt från organisationen av en biologisk cell till nätverket av motorer i den senaste SpaceX -raketen, har visat sig vara en kraftfull strategi för att bygga stora, komplexa system, säger forskarna. En kvantmodularkitektur består av en samling moduler som fungerar som små kvantprocessorer anslutna till ett större nätverk.

Moduler i denna arkitektur har en naturlig isolering från varandra, vilket minskar oönskade interaktioner genom det större systemet. Men denna isolering gör också att utföra operationer mellan moduler till en tydlig utmaning, enligt forskarna. Teleporterade grindar är ett sätt att implementera intermoduloperationer.

"Vårt arbete är första gången som detta protokoll har demonstrerats där den klassiska kommunikationen sker i realtid, tillåter oss att genomföra en "deterministisk" operation som utför önskad operation varje gång, "Sa Chou.

Fullt användbara kvantdatorer har potential att nå beräkningshastigheter som är storleksordningar snabbare än dagens superdatorer. Yale -forskare ligger i framkant när det gäller att utveckla de första fullt användbara kvantdatorer och har gjort banbrytande arbete inom kvantberäkning med supraledande kretsar.

Kvantberäkningar görs via känsliga bitar av data som kallas qubits, som är benägna att göra fel. I experimentella kvantsystem, "logiska" qubits övervakas av "extra" qubits för att omedelbart upptäcka och korrigera fel. "Vårt experiment är också den första demonstrationen av en två-qubit-operation mellan logiska qubits, "Schoelkopf sa." Det är en milstolpe mot behandling av kvantinformation med hjälp av felkorrigerbara qubits. "