Квантовые компьютеры стали менее "шумными" в режиме ожидания

МОСКВА, 5 августа. /ТАСС/. Российские ученые разработали новую архитектуру базовых блоков для масштабируемых квантовых процессоров, которая позволяет выполнять двухкубитные операции с высокой скоростью и точностью и при этом избегать ненужных взаимодействий между квантовыми битами в режиме ожидания. Об этом сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Основная трудность при создании многокубитных процессоров - это баланс между сильным взаимодействием, необходимым для быстрых операций, и слабым остаточным взаимодействием в режиме ожидания. Предложенный подход позволяет добиться широкого диапазона перестройки связи между кубитами, при этом он значительно менее чувствителен к неизбежным погрешностям параметров при изготовлении, чем большинство других существующих подходов", - отметила физик из МФТИ Елена Егорова, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.

Разработанный подход позволяет частично обойти одну из главных проблем, мешающих проведению сложных вычислений при помощи уже существующих квантовых компьютеров. Она связана с тем, что время жизни кубитов сильно ограничено, так как случайные взаимодействия с другими квантовыми битами и объектами окружающего мира могут уничтожить записанные в них данные и разорвать связи, объединяющие их с соседями.

В частности, работе сверхпроводниковых квантовых процессоров мешают так называемые остаточные ZZ-взаимодействия, которые возникают тогда, когда квантовые биты находятся в состоянии ожидания и должны быть полностью изолированы друг от друга. Для борьбы с этими помехами ученые разработали архитектуру, состоящую из двух сверхпроводниковых кубитов-трансмонов, а также специального волновода (каплера), соединяющего оба квантовых бита.

Как объясняют исследователи, в этот волновод встроено особое квантовое устройство, позволяющее тонко управлять обменом информацией между кубитами и защищать их от появления остаточных ZZ-взаимодействий в режиме ожидания. Это позволяет осуществлять двухкубитные операции за очень короткое время, порядка 60 наносекунд, с 98% точностью, что является высоким показателем для подобной скорости проведения операций.

Архитектура, как отметили исследователи, уже была успешно применена при изготовлении восьмикубитного квантового компьютера. По словам физиков, еще одним большим плюсом их подхода является то, что он не требует высокой точности изготовления компонентов кубитов и связывающих их элементов. В перспективе это позволит создавать еще более сложные многокубитные квантовые процессоры, обладающие высоким уровнем стабильности, подытожили ученые.