Оксфордские ученые добились прорыва в области квантовой телепортации

Ученые Оксфордского университета совершили прорыв в области квантовой телепортации, впервые передав квантовые логические элементы - основу вычислений - на большие расстояния. Этот шаг может стать ключевым для создания "квантового интернета", обеспечивающего сверхзащищенную связь и распределенные вычисления.

В отличие от классических битов, хранящих данные в виде 0 или 1, кубиты могут существовать в обоих состояниях одновременно благодаря квантовой суперпозиции. Это дает квантовым компьютерам огромные преимущества в скорости обработки сложных задач. Квантовые логические элементы (гейты) работают иначе, чем традиционные логические схемы, позволяя параллельные вычисления.

Хотя концепция квантовой телепортации известна давно, раньше удавалось передавать только состояния отдельных кубитов. В 2023 году даже удалось телепортировать изображение, не передавая саму информацию физически. Однако новая работа британских исследователей впервые показала возможность передачи квантовых гейтов, что позволяет соединять удаленные процессоры в единую вычислительную систему.

Главный автор исследования, Дугал Мейн, пояснил, что их метод позволяет не просто перемещать данные между системами, а фактически "провести провод" между удаленными квантовыми процессорами. Это фундаментально для будущих масштабируемых квантовых компьютеров. В ходе эксперимента исследователи запустили алгоритм Гровера - метод, используемый для быстрого поиска в несортированных базах данных, - и добились успеха в 71% случаев.

Развитие квантовой телепортации идет параллельно с попытками создать полноценный квантовый интернет. В 2024 году команда из Гарварда смогла передавать “квантовую запутанность” на расстояние, что важно для создания безопасных коммуникационных сетей. Запутанность позволяет частицам мгновенно обмениваться данными, даже если они разделены большими расстояниями, что делает квантовую передачу информации невозможной для перехвата.

В эксперименте Оксфорда использовались два модуля с ионными ловушками, содержащими два типа кубитов: "сетевые" для связи и "вычислительные" для обработки данных. Эти модули связывались фотонами, создавая общее квантовое состояние, а телепортация квантовых гейтов позволяла им работать как единой системе.

Несмотря на значительные достижения, технология пока далека от массового применения. Достоверность переданных квантовых гейтов достигла 86%, но для практического использования требуется уровень выше 99%. Ученые считают, что дальнейшие исследования помогут преодолеть этот барьер, открывая путь к сверхмощным компьютерам и абсолютно безопасным коммуникациям.

Этот прорыв подтверждает: будущее квантовых вычислений - это не просто ускоренные алгоритмы, а полностью новые принципы обработки данных, которые могут изменить все - от криптографии до искусственного интеллекта.