Όπως στην ταινία «Μύγα» – Πέτυχε το πείραμα τηλεμεταφοράς

Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης λένε ότι πέτυχαν την κβαντική τηλεμεταφορά με μια πιο σύνθετη διαδικασία από αυτήν που περιέγραψε η ταινία «Μύγα» του 1986.

Για να τα καταφέρουν, ένωσαν ξεχωριστούς κβαντικούς υπολογιστές για να εκτελέσουν έναν αλγόριθμο συνεργατικά, σε απόσταση, σε μια «ανακάλυψη» που -όπως λένε- θα μπορούσε να οδηγήσει σε ισχυρούς κβαντικούς υπερυπολογιστές, φέρνοντας επανάσταση στον ευρύτερο χώρο της τεχνολογίας.

Οι ερευνητές συνέδεσαν δύο κβαντικούς επεξεργαστές που απείχαν μεταξύ τους 6,5 πόδια (κάτι λιγότερο από 20 μέτρα), χρησιμοποιώντας μια «φωτονική διεπαφή δικτύου», όπως περιγράφεται λεπτομερώς σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε την περασμένη εβδομάδα στο περιοδικό Nature.

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

Δεν είναι η πρώτη φορά που επιτυγχάνεται τηλεμεταφορά

Όπως αναφέρεται, αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που επιστήμονες επιτυγχάνουν κβαντική τηλεμεταφορά. Προηγούμενες έρευνες έδειξαν 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 Μέιν 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», σημείωσε ακόμη ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.

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

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης 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 Μέιν.

Συνεπώς, «το πείραμά μας αποδεικνύει ότι η δικτυακά κατανεμημένη κβαντική επεξεργασία πληροφοριών είναι εφικτή με την τρέχουσα τεχνολογία», όπως εξήγησε ο επικεφαλής ερευνητής και καθηγητής Φυσικής της Οξφόρδης, Ντέιβιντ Λούκας.

Το μεγάλο πρόβλημα με τους κβαντικούς υπερυπολογιστές

Ωστόσο, πριν οι κβαντικοί υπολογιστές -πόσο μάλλον οι κβαντικοί υπερυπολογιστές- αρχίσουν να χρησιμοποιούνται ευρέως, οι ερευνητές έχουν ακόμη να ξεπεράσουν κάποια σημαντικά εμπόδια.

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

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

Παρ’ όλα αυτά, οι ερευνητές ελπίζουν ότι τα συστήματα κβαντικών υπολογιστών θα μπορούσαν μια μέρα να εκτελούν υπολογισμούς σε λίγες μόνο ώρες, τους οποίους οι σημερινοί υπερυπολογιστές θα χρειάζονταν χρόνια για να λύσουν.