Квантовые компьютеры сегодня все еще остаются убедительным антуражем фантастических романов. Но все чаще новости о новых компьютерных машинах появляются в научных журналах, рапортующих об очередном успехе ученых на пути превращения фантастической мечты в реальность.
Зачем это все нужно?
Квантовые компьютеры — многообещающее усовершенствование, так как они теоретически могут решать важные проблемы, которые не по плечу обычным. Именно так: не быстрее решать уже имеющиеся задачи, а искать ответ на те вопросы, к которым с имеющимися сегодня инструментами просто не подступиться.
Квантовый компьютер сложен, но вот что важно: если наши привычные машины имеют в основе вычислений бинарную систему из «1» и «0», то квантовые работают на фундаментальных принципах суперпозиции. И это значительно повышает их мощность. Но не стоит переоценивать возможности квантовых компьютеров, во всяком случае тех, что пытаются создать и использовать ученые сегодня. У них есть свои недостатки. Например, зависимость от квантового шума или декогеренции. А значит, при работе квантовых машин необходима коррекция ошибок.
Кубиты
Выбор так называемых кубистов или единиц вычисления, которыми будет оперировать квантовая система, очень важный вопрос, который каждая команда, занимающаяся «конструированием» квантового компьютера, решает по-своему. Однако сегодня наиболее перспективными единицами такого рода считаются сверхпроводящие цепи и ионы, которые характеризуются высокой демонстрацией определенных ошибок. Такие системы можно использовать для реальных вычислений уже сегодня, правда, весьма ограничено.
Квантовая технология на основе кремния
Это очень интересная и прогрессивная теория, которая относительно недавно стала развиваться на практике. Она хороша тем, использует полупроводниковую наноструктуру, близкую той, что уже работает для интеграции транзисторов в компьютерные чипы. Иными словами, внедрить такую квантовую технологию в массовое производство будет гораздо дешевле и быстрее, так как она во многом опирается на сегодняшние разработки и не требует значительной перестройки производственной логистики. Но есть один нюанс.
Третий кубит и коррекция ошибок
Мы уже говорили о том, что квантовый компьютер нуждается в системе тщательной коррекции ошибок. Исследователям удалось взять под контроль деятельность двух кубитов, однако для процесса коррекции нужно три. И вот буквально недавно произошёл очередной прорыв. Учёные из групп RIKEN Center for Emergent Matter Science и RIKEN Center for Quantum Computing объявили о достижении полного контроля над трехкубитной структурой. Таким образом они продемонстрировали прототип рабочей квантовой системы на кремнии, которая получила свою собственную структуру коррекции ошибок.
Кента Такеда (Kenta Takeda), один из авторов статьи в известном журнале Nature, рассказывающей об открытии, пишет
«Сама идея имплементации кода в квантовые точки для исправления ошибок не нова, ей около 10 лет. Однако концепция была усовершенствована за счет более современных материалов, вычислений и дополнительной информации»
Лидер исследовательской группы Сейго Таруча (Seigo Tarucha) в интервью различным научным и техническим медиа ресурсам в свою очередь отметил, что следующий шаг — это масштабирование системы, необходимое для внедрения квантовых устройств на уровне массового производства. Для этого, как полагает ученый, науке нужна помощь производителей, которые могли бы взглянуть на ситуацию со своего, гораздо более практического ракурса, и поучаствовать в создании массового продукта.
