IBM Research a conectat doi procesori cuantici mari printr-un sistem modular
O echipă de cercetători de la IBM Research a reușit, pentru prima dată, să conecteze doi procesori cuantici superconductori de mari dimensiuni folosind patru legături cuantice de înaltă calitate, instalate după ce ambele cipuri erau deja montate în echipamentul răcit la temperaturi apropiate de zero absolut. Rezultatele sunt detaliate într-un studiu publicat pe serverul de preprint arXiv.
Pe măsură ce computerele cuantice devin mai ambițioase, tot mai mulți cercetători consideră că soluția optimă este construirea lor din mai multe părți interconectate. În astfel de arhitecturi modulare, procesoare cuantice separate sunt legate astfel încât să funcționeze împreună ca o singură mașină mai mare. Pentru ca acest lucru să fie posibil, conexiunile trebuie să transporte informația cuantică fragilă fără a o distruge.
O premieră pentru procesoarele superconductoare
Până în prezent, legăturile cuantice între cipurile superconductoare au implicat în principal o singură conexiune între procesoare experimentale mici. Aceste legături au permis cercetătorilor să transfere stări cuantice de la un cip la altul și să creeze inseparabilitate cuantică. Pentru construirea unor mașini mai mari, însă, inginerii vor avea nevoie de numeroase conexiuni între procesoare deja montate în frigiderele lor. Aceste atașamente trebuie să fie amplasate dens, să piardă foarte puțin din semnalul care trece prin ele și să funcționeze în continuare pe măsură ce sistemul este încălzit și răcit în mod repetat.
Pentru a aborda această provocare, echipa IBM a conectat doi dintre procesorii săi Nighthawk R1, fiecare cu 120 de qubiți. În fiecare legătură, un qubit din interiorul unui procesor transmitea informația către un qubit „interfață” dedicat. Un cuplaj reglabil alimenta apoi informația într-un cablu superconducting din aluminiu de 80 de centimetri, care o transporta către un set corespunzător de componente de pe celălalt cip. Pentru a permite o amplasare mai densă a cablurilor, echipa a conectat fiecare cablu la cipul său direct de sus, nu din lateral.
Precizie ridicată și testare prin cicluri termice
După finalizarea configurației, cercetătorii au testat cât de bine poate aceasta să transmită stări cuantice între cipuri și să efectueze operații logice care implică qubiți de pe ambii procesori. Prin cele patru legături, stările cuantice au fost transferate cu o precizie medie de 99%, ajungând la 99,29% pe cea mai bună legătură. Operațiile logice cu doi qubiți care traversează ambii procesori au atins o precizie medie de 94,75%.
Folosind aceste operații, echipa a creat stări inseparabile partajate între cei doi procesori, inclusiv stări cu 4 și 6 qubiți, și a generat simultan două perechi inseparabile prin legături învecinate. Cu noua abordare de atașare, toate cele patru conexiuni au rămas funcționale pe parcursul a trei cicluri de încălzire și răcire.
Pași următori pentru procesoarele cuantice modulare
Deocamdată, sunt necesare îmbunătățiri suplimentare înainte ca sistemul să devină practic din punct de vedere comercial, în special în ceea ce privește longevitatea informației cuantice. Cu toate acestea, realizările sistemului marchează un pas important înainte în computația cuantică. În ansamblu, rezultatul echipei deschide calea către computere în care informația cuantică este stocată și procesată pe mai mulți procesori, făcând viitoarele mașini mult mai ușor de extins și de întreținut.
