Компрессия трех кубитов в два продемонстрирована на практике

Для того, чтобы квантовые компьютеры могли стали практичными устройствами, они должны быть способны оперировать огромными массивами данных. Способ увеличить объем информации, которым оперирует определенное количество квантовых битов, предложил Ли Розема (Lee Rozema) вместе со своими коллегами из Университета Торонто (Канада).

Ранее уже было математически доказано, что информация, заключенная в наборе из N идентичных кубитов, в принципе может быть умещена в значительно меньшее их количество, приблизительно равное логарифму от N. Заслугой канадских физиков стала демонстрация действия такого алгоритма сжатия на практике.

В элементарном виде, предложенный метод переносит информацию, общую для трех идентичных кубитов, в два, но неодинаковых. Таким образом данные, избыточно закодированные в трех кубитах, теперь сохраняются однократно в двух.

Физически, компрессия кубитов заключается в том, чтобы заставить их взаимодействовать между собой и сгенерировать два новых кубита со свойствами, предписанными математическим алгоритмом. Понять, как осуществить это, не разрушив квантовую природу кубитов, и было самой трудной частью задачи, вспоминает Розема.

Авторы публикации в Physical Review Letters использовали для кодирования кубитов два независимых свойства фотона: поляризацию (вертикальную или горизонтальную) и его позицию в интерферометре. Они начали с создания трех одинаковых кубитов, соответственно с информацией о поляризации и позиции одного фотона и о поляризации другого. Затем, оба фотона пропускали через сложную оптическую систему, заставляющую их взаимодействовать.

Итогом этого процесса стал фотон, несущий два неидентичных кубита с информацией всех трех исходных идентичных квантовых битов. Для того, чтобы считать сжатую информацию требовался классический бит, который исследователи получили, проделав определенную процедуру измерения над вторым фотоном.

Розема признает, что реализация предложенного им метода для большого числа кубитов, представляет весьма нетривиальную задачу, но напоминает, что его эксперимент — лишь демонстрация работоспособности самого принципа, а масштабирование операций остается главной проблемой для любых технологий квантовой информатики.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI