Китайские учёные испытали квантовый маршрутизатор с эффективностью передачи данных 98 процентов

Китайские исследовательские команды разработали и испытали систему когерентной маршрутизации квантовой информации, которая на сверхпроводящем квантовом компьютере Origin Wukong показала эффективность передачи данных до 98 процентов. Разработка направлена на создание более масштабируемых систем квантовой памяти и решение одной из ключевых проблем развития квантовых компьютеров — передачи информации в сложных архитектурах.

Эксперименты были посвящены технологии квантовой памяти QRAM, где доступ к данным осуществляется через многоуровневую сеть квантовых переключателей, направляющих информацию к нужной ячейке памяти. Учёные проверяли, насколько эффективно можно организовать маршрутизацию квантовых данных при увеличении числа компонентов системы. Для этого они создали три независимых квантовых маршрутизатора и двухуровневую сетевую структуру, позволяющую оценить работу не только отдельных элементов, но и более сложной архитектуры.

Испытания проводились на Origin Wukong — третьем поколении сверхпроводящих квантовых компьютеров, разработанном в Китае. Вместо проверки только отдельного компонента исследователи объединили маршрутизаторы в систему с двумя уровнями передачи информации. Такой подход позволил изучить, как квантовая маршрутизация работает при добавлении новых этапов обработки данных.

Квантовый маршрутизатор выполняет роль своеобразного канала, который направляет квантовую информацию между различными элементами системы. Для развития QRAM это особенно важно, поскольку будущие квантовые компьютеры потребуют эффективных способов управления большими объёмами квантовых данных и их передачи между отдельными узлами.

Отдельный квантовый маршрутизатор продемонстрировал эффективность передачи информации до 98 процентов. В двухуровневой сети этот показатель составил 93 процента. Кроме того, исследователи провели тесты произвольного доступа и оценили точность сохранения квантовой информации. Средняя точность составила 94,8 процента для одного маршрутизатора и 82,4 процента для двухуровневой сети.

Учёные отмечают, что эффективность передачи и точность сохранения информации являются разными показателями. Значение 98 процентов относится к работе отдельного маршрутизатора и не означает точность всей сети или производительность квантового компьютера в целом. При усложнении системы показатели ожидаемо снизились, однако эксперимент показал возможность реализации маршрутизации квантовых данных сразу на двух уровнях сложности на одной сверхпроводящей платформе.

Полученные результаты создают основу для дальнейшего развития масштабируемой квантовой памяти QRAM с использованием существующих сверхпроводящих технологий. Исследователи считают, что такой подход может помочь в более тесной интеграции квантовых чипов и схем управления, а также снизить сложность создания будущих квантовых вычислительных систем.

Работа отражает переход квантовых исследований от проверки отдельных компонентов к испытаниям более сложных функций непосредственно на реальных квантовых устройствах. В дальнейшем учёные планируют развивать методы маршрутизации, которые позволят создавать более крупные квантовые архитектуры с повышенной эффективностью и надёжностью.

Исследование показало возможности когерентной квантовой маршрутизации на компьютере Origin Wukong, однако для создания полноценной масштабируемой квантовой памяти потребуется дальнейшее улучшение архитектуры, увеличение числа элементов и проверка работы систем большей сложности.