IBM обнародовала первый квантовый компьютер с более чем 1000 кубитов — эквивалентов цифровых битов в обычном компьютере. Но компания говорит, что сейчас она переключится на изготовление машин, более устойчивых к ошибкам, нежели крупных.
Многие годы IBM следовала плану квантовых вычислений, примерно удваивая количество кубитов каждый год. Представленный 4 декабря чип под названием «Кондор» состоит из 1121 сверхпроводящих кубитов, расположенный в виде сот. Он яляется продолжением серии других машин-рекордсменов с птичьими именами, в том числе 127-кубитный чип 2021 года и 433-кубитный чип в прошлом году.
Квантовые компьютеры обещают выполнять определенные вычисления, которые недоступны классическим компьютерам. Они сделают это, используя уникальные квантовые явления, такие как запутанность и суперпозиция, которые позволяют нескольким кубитам существовать в нескольких коллективных состояниях одновременно.
Но эти квантовые состояния также печально известны своей непостоянностью и подверженностью ошибкам. Физики попытались обойти это, добившись, чтобы несколько физических кубитов — каждый из которых, скажем, закодирован в сверхпроводящей цепи, или отдельный ион — работали вместе, представляя один информационный кубит, или «логический кубит».
В рамках этого нового курса, компания также представила чип под названием «Цапля», имеющий 133 кубита, но с рекордно низким показателем погрешности, в три раза ниже, чем их предыдущий квантовый процессор.
Ниже анимированное видео на английском языке, объясняющее суть квантовых компьютеров.
Исследовали в общем утверждают, что такая передовая методика коррекции ошибок потребует более 1000 физических кубитов на каждый логический кубит. В таком случае, машина, которая способна выполнять полезные вычисления, должна будет иметь миллионы физических кубитов.
Но в последние месяцы физики испытывают подъём энтузиазма по поводу альтернативной схемы коррекции ошибок, которая называется квантовой проверкой чётности низкой плотности (quantum low-density parity check - qLDPC). Согласно препринту исследователей IBM, компания обещает сократить это число в 10 и более раз. Компания заявляет, что теперь сосредоточится на создании чипов, предназначенных для хранения нескольких кубитов, скорректированных с помощью qLDPC, всего в 400 или около того физических кубитах, а затем объединении этих чипов в сеть.
Препринт IBM — это «отличная теоретическая работа», говорит Михаил Лукин, физик из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс. «При этом реализация этого подхода со сверхпроводящими кубитами кажется чрезвычайно сложной задачей, и, вероятно, пройдут годы, прежде чем на этой платформе можно будет провести хотя бы эксперимент по проверке концепции», — объясняет Лукин.
Лукин и его коллеги провели аналогичное исследование о перспективе реализации qLDPC с использованием отдельных атомов вместо сверхпроводящих контуров.
Загвоздка в том, что метод qLDPC требует, чтобы каждый кубит был напрямую связан как минимум с шестью другими. В типичных сверхпроводящих чипах каждый кубит связан только с двумя или тремя соседями. Но Оливер Дайал, физик плотных сред и главный технический директор IBM Quantum из Исследовательского центра Томаса Дж. Уотсона IBM в Йорктаун-Хайтс, штат Нью-Йорк, говорит, что у компании есть план: она добавит новый слой к к проектной схеме своих квантовых чипов, чтобы обеспечить дополнительные соединения, необходимые для схемы qLDPC.
Новый план IBM по квантовым исследованиям представленный сегодня, предполагает, что ими будут достигнуты полезные вычисления, таких как моделирование работы молекул катализаторов — к концу десятилетия.
«Это всегда была мечта, и это всегда была далекая мечта», — говорит Дайал. «На самом деле, путь, пройденный нами до этого момента, когда мы находимся так близко к цели — огромен».
Эта статья воспроизводится с разрешения, и была впервые опубликована 4 декабря 2023 года.
Автор — Давид Кастельвекки — штатный корреспондент журнала Nature, который одержим квантовым спином почти всю свою жизнь. Следите за его Twitter @dcastelvecchi.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Вам также может быть интересно:
