Квантовый маршрутизатор достиг 98% эффективности передачи на «Укуне»

На китайском сверхпроводящем квантовом компьютере «Укун» (Origin Wukong) проведены испытания квантового маршрутизатора, показавшего эффективность передачи информации до 98 процентов. Эксперименты провели несколько китайских исследовательских групп, разработавших согласованную систему маршрутизации для квантовой памяти с последовательной передачей данных (bucket-brigade QRAM), сообщила газета «Science and Technology Daily» в среду.

В ходе тестов использовались три независимых квантовых маршрутизатора и двухуровневая сеть, что позволило оценить работоспособность подхода на существующем аппаратном обеспечении. Исследование направлено на преодоление ключевого барьера масштабирования QRAM — маршрутизацию квантовой информации по системе по мере усложнения её архитектуры.

Результаты могут способствовать развитию масштабируемой квантовой памяти, а также улучшению интеграции квантовых чипов и проектирования квантовых схем.

Маршрутизация квантовой информации

Эксперименты выполнены на «Укуне» — третьем поколении независимо разработанного в Китае сверхпроводящего квантового компьютера. В отличие от проверки изолированного компонента, исследователи создали отдельные маршрутизаторы и сеть, объединяющую функции маршрутизации на двух уровнях. Согласованная система маршрутизации действует как «быстрая полоса» для передачи данных, говорится в отчёте.

Разработка ориентирована на реализацию QRAM с последовательной передачей данных, при этом исследователи изучали возможность внедрения такой маршрутизации на базе сверхпроводящих вычислительных платформ.

Создание трёх независимых маршрутизаторов позволило протестировать отдельные модули маршрутизации. Двухуровневая конфигурация предоставила возможность оценить передачу информации в более сложной сетевой структуре.

Это различие принципиально при интерпретации результатов: высокая эффективность одного маршрутизатора подтверждает работоспособность отдельного звена, тогда как испытания сети демонстрируют поведение системы при добавлении дополнительных этапов маршрутизации.

Показатели передачи и точности

Один квантовый маршрутизатор достиг эффективности передачи информации до 98 процентов. В двухуровневой маршрутизационной сети общая эффективность передачи составила 93 процента.

В ходе тестов произвольного доступа средняя точность (fidelity) составила 94,8 процента для одного маршрутизатора и 82,4 процента — для двухуровневой сети. Эти значения представляют собой отдельные метрики, не совпадающие с показателями эффективности передачи.

Цифра в 98 процентов характеризует заявленную эффективность передачи отдельного маршрутизатора и не отражает точность всей сети или общую производительность квантового компьютера.

Оба набора результатов — эффективность передачи и точность — оказались ниже в двухуровневой сети по сравнению с отдельным маршрутизатором. Эксперименты продемонстрировали маршрутизацию на двух уровнях сложности в рамках одной сверхпроводящей вычислительной платформы.

Путь к масштабируемой квантовой памяти

Исследователи заявили, что полученный результат открывает новый путь к построению масштабируемой QRAM на существующих сверхпроводящих аппаратных платформах. Результаты формируют основу для дальнейшего развития этого подхода за пределами отдельных маршрутизационных компонентов.

Согласно отчёту, работа также отражает смещение фокуса китайских исследований в области квантовых вычислений в сторону тестирования более сложных квантовых функций на реальных машинах параллельно с усилиями по улучшению отдельных показателей производительности.

Среди потенциальных преимуществ исследователи назвали снижение вычислительных затрат, повышение общей эффективности и более тесную интеграцию квантовых чипов и проектирования схем.

Эти перспективы выходят за рамки показателей эффективности передачи и точности, зафиксированных в ходе испытаний.

На данный момент продемонстрировано функционирование согласованной квантовой маршрутизационной системы, протестированной на отдельных маршрутизаторах и двухуровневой сети на платформе «Укун».