«Думаю,
грядёт что-то особенное».
Михаил Лукин, профессор физики.
Учёные Гарварда преодолели ключевой рубеж в поисках стабильных масштабируемых квантовых вычислений. До этого сверхвысокоскоростная технология, перспективы которой сулили нам революционные достижения в различных областях, по сути, уже много лет просто «кормила нас завтраками». Сегодня считается, что до тех пор, пока квантовые компьютеры не смогут надёжно работать на логических кубитах, ‒ пакеты физических кубитов, обладающие сверхспособностью к исправлению ошибок и умеющие хранить информацию для использования в квантовом алгоритме, ‒ технология не сможет по-настоящему развиваться.
Тем временем лучшие вычислительные системы до сих пор демонстрировали только один или два логических кубита и лишь одну операцию квантового шлюза между ними, что эквивалентно всего одной единице кода.
Но, похоже, наука нащупала брод в этой квантовой трясине.
Команда исследователей под руководством Михаила Лукина, профессора физики из Университета Джошуа и Бет Фридман и соруководителя Гарвардской квантовой инициативы, создала первый программируемый логический квантовый процессор, способный кодировать до 48 логических кубитов и выполнять сотни операций. Возможно, это звучит не столь феерично, но это отличное начало, ведь для всех предыдущих разработок в этом направлении такой результат просто недосягаем.
Профессор занимается этой проблемой не один год, так что описываемый сегодня прорыв основан на многолетней работе над архитектурой квантовых вычислений. Его разработка, названная массивом нейтральных атомов, и привела к сегодняшнему итогу.
Ключевым компонентом нового подхода к реализации вычислений является блок ультрахолодных взвешенных атомов рубидия. Здесь, в качестве физических кубитов системы, его атомы могут перемещаться и соединяться в пары квантовой запутанности по ходу вычислений. Эти запутанные пары атомов образуют шлюзы, предстающие единицами вычислительной мощности. Кстати, несколько раньше в своих работах команда уже демонстрировала довольно низкий уровень ошибок в операциях с запутыванием, так что у них есть все основания утверждать, что надёжность системы массивов нейтральных атомов и имеет экспериментальное подтверждение.
С помощью своего детища ‒ логического квантового процессора ‒ исследователи теперь демонстрируют параллельное мультиплексное управление целым набором логических кубитов с помощью лазеров. Этот результат более эффективен и масштабируем, чем необходимость контролировать отдельные физические кубиты.
«Я думаю, это один из моментов, когда становится ясно, что грядёт что-то особенное, ‒ говорит профессор. ‒ Хотя впереди ещё есть проблемы, мы ожидаем, что это новое достижение значительно ускорит прогресс в создании крупномасштабных и полезных квантовых компьютеров».
По материалам АРМК.
