О достижении стало известно из публикации Quantum Computing Report. Ученые реализовали так называемое состояние Гринбергера — Хорна — Цайлингера (GHZ), при котором три квантовых узла оказываются связаны единым квантовым состоянием. Особенность работы заключается в том, что каждый узел сети основан на отдельных атомных кубитах, которыми можно управлять независимо друг от друга. Такой подход считается перспективным для дальнейшего масштабирования квантовых вычислительных систем.
Квантовая запутанность остается одним из ключевых явлений современной физики. Она позволяет нескольким частицам сохранять взаимосвязь независимо от расстояния между ними. Благодаря этому эффекту исследователи рассматривают возможность создания распределенных вычислительных систем нового поколения и специализированных коммуникационных сетей с повышенным уровнем защиты данных. До настоящего времени ученые уже демонстрировали запутанность между двумя удаленными узлами, а также экспериментировали с трехузловыми сетями на других технологических платформах. Однако для отдельных атомных кубитов подобный результат был получен впервые.
Вопрос масштабирования считается одной из главных технических проблем в развитии квантовых компьютеров. Создание одного крупного квантового процессора требует решения сложных задач, связанных с ростом количества ошибок и ограничениями аппаратной архитектуры. Поэтому многие исследовательские группы и компании развивают модульный подход, при котором вычислительная система состоит из множества отдельных квантовых узлов. Такие узлы связываются между собой фотонами и совместно выполняют вычислительные операции, напоминая по принципу организации современные распределенные компьютерные сети.
В ходе эксперимента исследователи продемонстрировали высокое качество сформированного запутанного состояния. Показатель достоверности, или fidelity, составил от 84% до 88%. Кроме того, команде удалось закрыть так называемую лазейку детектирования для полностью распределенного многокомпонентного квантового состояния. Этот результат важен для подтверждения надежности наблюдаемого эффекта и снижает вероятность того, что полученные данные могут объясняться особенностями измерительного оборудования.
Дополнительным подтверждением успеха эксперимента стало нарушение неравенства Мермина — одного из фундаментальных тестов, используемых для проверки существования подлинных квантовых корреляций между несколькими системами. По словам исследователей, результаты демонстрируют возможность объединения независимых атомных квантовых памятей в единое состояние через фотонные соединения без существенной потери качества операций. Это расширяет возможности для построения более сложных распределенных квантовых архитектур.
Авторы работы отмечают, что технология пока находится на ранней стадии развития и далека от массового коммерческого применения. Тем не менее подобные эксперименты рассматриваются как важные элементы будущих распределенных квантовых компьютеров, систем защищенной связи и глобального квантового интернета. Исследование продолжает серию разработок IonQ в области фотонных квантовых соединений и демонстрирует постепенное расширение сетевой архитектуры от двух связанных узлов к более сложным многокомпонентным конфигурациям.
