МОСКВА, 24 сентября. /ТАСС/. Российские ученые предложили объединить фотонную квантовую систему с обычной электронной памятью, что позволит ускорить разработку более гибких квантовых устройств, способных учитывать промежуточные результаты и продолжать вычисления на их основе. Их создание поможет решить многие важные физические задачи, сообщила пресс-служба Российского квантового центра.
"Обычно квантовое вычисление представляют как последовательность заранее заданных операций, после которой выполняется финальное измерение. Однако более гибкая модель предполагает, что часть системы можно измерять уже в процессе вычисления и использовать полученные результаты для определения его дальнейшего хода. Мы рассмотрели, как такой подход может быть реализован в оптических системах с петлевой архитектурой", - пояснил руководитель научной группы РКЦ Евгений Киктенко, чьи слова приводит пресс-служба центра.
Как объясняют ученые, многие сложные задачи квантовый компьютер не способен решить за один шаг - ему необходимо проверить промежуточный результат и решить, что делать дальше: продолжить вычисление, повторить операцию или скорректировать состояние системы. Это побуждает ученых разрабатывать подходы, позволяющие вычислительному устройству самостоятельно сбрасывать свои ячейки памяти и проводить новые шаги вычислений.
Подобные динамические схемы уже создаются на сверхпроводниковых квантовых процессорах, однако для фотонных квантовых компьютеров они еще не реализовались. Российские физики восполнили этот недостаток и разработали схему, позволяющую проводить многоэтапные квантовые вычисления на гибридных фотонных квантовых компьютерах. Ключом для этого стало создание замкнутого маршрута для частиц света, который позволяет считывать и запоминать квантовое состояние фотонов после проведения очередного шага вычислений.
По словам разработчиков, такой подход не отменяет квантовую случайность, но помогает вычислительному устройству учитывать предыдущие состояния частиц и тем самым снижать неопределенность замеров. В частности, в некоторых ситуациях без этой информации следующее измерение может дать пять разных результатов, а с учетом истории их число сокращается до двух. Проведенные учеными расчеты также показали, что системе достаточно хранить несколько последних измерений, а не всю историю работы.
Реализация этой схемы на практике, как отмечают ученые, существенным образом расширит круг задач, которые будут доступны для решения при помощи гибридных квантовых компьютеров на фотонной платформе. В частности, ученые предполагают, что подобным образом можно будет решать многие сложные физические задачи, недоступные классическим компьютерам, а также проверить принцип Ландауэра - основополагающий закон информатики, гласящий, что при обработке любого бита информации обязательно выделяется тепловая энергия.