Veliki uspjeh Oxfordovi istraživača: demonstrirali prvu kvantnu teleportaciju

Istraživači sa Sveučilišta u Oxfordu postigli su kvantnu teleportaciju koristeći skalabilno kvantno superračunalo, što predstavlja veliki napredak u kvantnom procesiranju informacija. Njihov eksperiment prenio je kvantna logička vrata između fizički odvojenih procesora, čime je riješen dugotrajan izazov skaliranja kvantnih sustava.

Ovaj razvoj otvara put za arhitekture računalnih sustava nove generacije koje će biti sposobne rješavati složene probleme s neviđenom brzinom. Pomoću fotoničke mreže uspješno su povezali dva odvojena kvantna procesora u jedan, potpuno povezani kvantni računalni sustav. Ovaj iskorak donosi novi pristup rješavanju problema skalabilnosti kvantnih računala, koji je do sada bio velika prepreka za razvoj velikih kvantnih sustava.

Kvantni računalni sustav temelji se na malim modulima koji sadrže samo nekoliko kvbitova, a ti su moduli povezani optičkim vlaknima i koriste fotone za prijenos podataka, umjesto električnih signala. Ova fotonička povezanost omogućuje uplitanje kvbitova u različitim modulima, čime se omogućuju kvantna logička računanja putem kvantne teleportacije.

Iako je kvantna teleportacija stanja već ranije postignuta, ovo istraživanje predstavlja prvi primjer teleportacije kvantnih logičkih vrata – osnovnih komponenti kvantnog algoritma – preko mrežne povezanosti. Ovaj napredak mogao bi otvoriti put za razvoj „kvantnog interneta", u kojem bi udaljeni procesori formirali ultra-sigurnu mrežu za komunikaciju, računalne operacije i senzorska istraživanja.

Voditelj istraživanja, Dougal Main s Odjela za fiziku, objasnio je:

„Prethodna istraživanja kvantne teleportacije fokusirala su se na prijenos kvantnih stanja između fizički odvojenih sustava. U našem istraživanju koristimo kvantnu teleportaciju kako bismo stvorili interakcije između tih udaljenih sustava. Pažljivim oblikovanjem tih interakcija možemo izvršavati logička kvantna vrata – temeljne operacije kvantnog računanja – između kvbitova smještenih u odvojenim kvantnim računalima. Ovaj iskorak omogućuje nam da učinkovito 'povežemo' različite kvantne procesore u jedno, potpuno povezano kvantno računalo.”

Istraživači su metodologiju testirali koristeći Groverov algoritam pretrage, koji omogućuje znatno bržu pretragu velikih, nestrukturiranih skupova podataka od klasičnih računala. Uspješan test pokazuje kako distribuirani pristup može proširiti kvantne kapacitete izvan granica pojedinačnih uređaja, postavljajući temelje za razvoj skalabilnih kvantnih računala.

Profesor David Lucas, glavni istraživač istraživačkog tima i voditelj znanstvenog tima za kvantno računanje i simulacije u Ujedinjenom Kraljevstvu, s Odjela za fiziku, rekao je:

„Naš eksperiment pokazuje da je mrežno distribuirano kvantno procesiranje informacija izvedivo s trenutnom tehnologijom.”

Iako je ovaj pristup uspješan, znanstvenici naglašavaju kako će skaliranje kvantnih računala i dalje predstavljati značajan tehnički izazov, što će zahtijevati nova fizička saznanja i intenzivan inženjerski rad u nadolazećim godinama.