Σημαντικό ορόσημο για την επιστήμη: Ερευνητές πέτυχαν τηλεμεταφορά με κβαντικό υπερυπολογιστή

Ένα σημαντικό ορόσημο στην κβαντική πληροφορική επιτεύχθηκε, καθώς ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης κατασκεύασαν έναν κβαντικό υπερυπολογιστή με δυνατότητα κβαντικής τηλεμεταφοράς και δυνατότητα κλιμάκωσης.

Η επιστημονική αυτή ανακάλυψη επικεντρώνεται στο λεγόμενο πρόβλημα της κλιμάκωσης των κβαντικών υπολογιστών, με τους ερευνητές να υποστηρίζουν ότι θα επιτρέψει την ανάπτυξη της τεχνολογίας επόμενης γενιάς σε επίπεδο που μπορεί να αλλάξει ριζικά τη βιομηχανία, σύμφωνα με τον Independent. 

Αν και η κβαντική πληροφορική αποτελεί πεδίο έρευνας εδώ και δεκαετίες, μόνο τα τελευταία χρόνια έχουν σημειωθεί ουσιαστικές πρόοδοι για την πρακτική υλοποίησή της.

Αξιοποιώντας τις αρχές της κβαντικής φυσικής, αυτοί οι νέας γενιάς υπολογιστές αντικαθιστούν τα παραδοσιακά δυαδικά ψηφία (bits) – τις τιμές «0» και «1» που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και μεταφορά ψηφιακών πληροφοριών – με κβαντικά δυαδικά ψηφία (qubits). Τα qubits, μέσω ενός φαινομένου που ονομάζεται υπέρθεση (superposition), μπορούν να βρίσκονται ταυτόχρονα και στις δύο καταστάσεις, καθιστώντας τους κβαντικούς υπολογιστές δυνητικά πολλαπλάσια ισχυρότερους από τους σημερινούς υπερυπολογιστές που βασίζονται στην κλασική τεχνολογία υπολογιστών.

Πού χρησιμοποιείται η κβαντική τηλεμεταφορά

Δεν είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες επιτυγχάνουν κβαντική τηλεμεταφορά, καθώς στο παρελθόν έχουν καταφέρει να μεταφέρουν δεδομένα από μια τοποθεσία σε άλλη χωρίς να μετακινήσουν φυσικά τα qubits. Ωστόσο, αυτή είναι η πρώτη φορά που επιτυγχάνεται τηλεμεταφορά λογικών πυλών – των θεμελιωδών συστατικών στοιχείων ενός αλγορίθμου – μέσω ενός δικτυακού συνδέσμου.

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η τεχνική της κβαντικής τηλεμεταφοράς θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση ενός μελλοντικού «κβαντικού διαδικτύου», το οποίο θα προσφέρει ένα εξαιρετικά ασφαλές δίκτυο επικοινωνιών, υπολογισμών και ανίχνευσης δεδομένων.

«Προηγούμενες επιδείξεις της κβαντικής τηλεμεταφοράς επικεντρώνονταν στη μεταφορά κβαντικών καταστάσεων μεταξύ φυσικά διαχωρισμένων συστημάτων», εξηγεί ο Dougal Main, από το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, επικεφαλής της μελέτης.

«Στην έρευνά μας, χρησιμοποιούμε την κβαντική τηλεμεταφορά για να δημιουργήσουμε αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των απομακρυσμένων συστημάτων. Μέσω προσεκτικά σχεδιασμένων αλληλεπιδράσεων, μπορούμε να εκτελέσουμε λογικές κβαντικές πύλες – τις βασικές λειτουργίες της κβαντικής πληροφορικής – μεταξύ qubits που βρίσκονται σε ξεχωριστούς κβαντικούς υπολογιστές.

Αυτό το επίτευγμα μας επιτρέπει ουσιαστικά να ‘συνδέσουμε’ ξεχωριστούς κβαντικούς επεξεργαστές σε έναν ενιαίο, πλήρως διασυνδεδεμένο κβαντικό υπολογιστή».

Τι απέδειξαν οι ερευνητές

Οι ερευνητές απέδειξαν επίσης ότι το κβαντικό αυτό σύστημα μπορεί να κατασκευαστεί και να επεκταθεί χρησιμοποιώντας την υπάρχουσα τεχνολογία.

«Το πείραμά μας δείχνει ότι η κατανεμημένη κβαντική επεξεργασία πληροφοριών μέσω δικτύου είναι εφικτή με την τρέχουσα τεχνολογία», δήλωσε ο καθηγητής David Lucas, κύριος ερευνητής της ομάδας και επικεφαλής επιστήμονας στο UK Quantum Computing and Simulation Hub.

«Η κλιμάκωση των κβαντικών υπολογιστών παραμένει μια τεράστια τεχνική πρόκληση, η οποία πιθανότατα θα απαιτήσει νέες επιστημονικές ανακαλύψεις, καθώς και εντατική μηχανική προσπάθεια τα επόμενα χρόνια».

Τα ευρήματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Nature, στη μελέτη με τίτλο «Κατανεμημένη κβαντική πληροφορική μέσω ενός οπτικού δικτυακού συνδέσμου».