Квантовая телепортация выходит на новый уровень: впервые запутаны три удаленных атомных кубита
Команда исследователей из Университета Дьюка совместно с инженерами IonQ совершила прорыв в области квантовых сетей. Им удалось впервые создать полностью распределенную трехузловую квантовую сеть, основанную на отдельных атомных кубитах. Ключевым достижением стало формирование так называемого состояния Гринбергера — Хорна — Цайлингера (GHZ-состояние) между тремя удаленными узлами, которые связаны фотонными каналами.
Квантовая запутанность — это явление, при котором несколько частиц остаются неразрывно связанными, независимо от расстояния между ними. Изменение состояния одной частицы мгновенно влияет на другие, что делает этот эффект фундаментом для будущих квантовых сетей и квантового интернета. Ранее ученые уже демонстрировали запутанность между двумя удаленными узлами, но достижение трехузловой сети на отдельных атомных кубитах — это принципиально новый шаг.
Почему это переломный момент
Главная проблема современных квантовых компьютеров — масштабирование. Построить один огромный квантовый процессор чрезвычайно сложно из-за накопления ошибок и аппаратных ограничений. Именно поэтому индустрия делает ставку на модульную архитектуру: вместо одного гигантского компьютера создается сеть из множества квантовых узлов, соединенных фотонами. Этот подход напоминает развитие классического интернета, где вычислительные ресурсы распределены между тысячами серверов.
Новый эксперимент — практический шаг в этом направлении. Исследователи показали, что отдельные атомные памяти могут формировать общее квантовое состояние через фотонные соединения, сохраняя при этом высокую точность операций. В ходе эксперимента достоверность (fidelity) запутанного состояния составила 84–88%. Кроме того, ученые впервые закрыли так называемую «лазейку детектирования» для полностью распределенного многокомпонентного квантового состояния и подтвердили нарушение неравенства Мермина — одного из ключевых тестов на наличие подлинных квантовых корреляций.
Шаг к квантовому интернету
Эта работа продолжает серию исследований IonQ в области фотонных квантовых соединений. Ранее компания уже демонстрировала запутанность между двумя удаленными ионными системами, а теперь расширила архитектуру до трех полноценных узлов. Хотя технология еще далека от коммерческого применения, такие эксперименты — важнейшие строительные блоки для будущих распределенных квантовых компьютеров, защищенных коммуникационных сетей и, в конечном счете, квантового интернета.
Мнение эксперта: Этот результат переводит квантовую сеть из плоскости теоретических изысканий в область инженерных прототипов. Демонстрация трехузловой запутанности на отдельных атомах с высокой достоверностью — это сигнал рынку: модульные квантовые системы становятся реальностью. Для криптографии и блокчейн-инфраструктуры это означает, что защита от квантовых угроз должна быть внедрена уже сегодня, а не отложена на завтра.