Новости науки на портале «Научная Россия»

Новая модель для конструирования квантового компьютера

Новая модель для конструирования квантового компьютера
Австрийские физики разработали новую архитектуру квантовых битов, позволяющую преодолеть сразу несколько технических проблем.

Физик Вольфганг Лехнер (Wolfgang Lechner) и его коллеги из Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) Австрийской академии наук (Австрия) разработали новых подход к созданию квантовых компьютеров. Инженеры нашли способ отделения логического кубита от его физической реализации. Исследование проводилось при поддержке Австрийского научного фонда и Европейского исследовательского совета. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

В последние несколько лет наметился ощутимый прогресс в области создания квантовых компьютеров. Новое поколение вычислительных машин обещает решать многие задачи значительно эффективнее своих предшественников. Инженеры сегодня умеют создавать базовые элементы таких компьютеров — квантовые блоки или кубиты. В лабораторных экспериментах эти элементы уже успешно справляются с рядом несложных задач.

Особый класс квантовой вычислительной техники, называемый адиабатические квантовые компьютеры, вызвал большой интерес, как в среде ученых, так и в индустрии в целом. Такие машины могут решать реальные задачи по оптимизации, с которыми не справляют их полупроводниковые предшественники. При этом все современные подходы к строительству квантовых компьютеров сталкиваются с некоторым изменением.

Язык программирования этих систем определяется индивидуальным характером взаимодействия между каждым физическим кубитом. Возможный ввод обусловлен в данном случае «железом». Это означает, что все инженеры, так или иначе, натыкаются на фундаментальное изменение, когда пытаются создать полностью программируемые квантовые компьютеры.

Дело в том, что каждый физический кубит связан с парой логических кубитов, и может быть настроен с помощью т.н. локальных полей. В роли таковых могут выступать электрические поля, когда речь идет об атомах и ионах, либо магнитные поля — при работе со сверхпроводящими кубитами.

Один из авторов исследования, физик Филипп Хаук (Philipp Hauke) из Института теоретической физики университета Инсбрука (Австрия), объяснил, что «любая проблема, касающаяся генетической оптимизации, может быть полностью запрограммирована посредством полей. С помощью нового подхода мы не только избежали ограничений, накладываемых аппаратными средствами, но и сделали технологическую реализацию масштабируемой».

Физики организовали кубиты таким образом, что четыре физических квантовых бита взаимодействуют локально. Такая архитектура, по словам Вольфганга Лехнера, является гарантом физического решения задачи. Решение проблемы кроется также в «избыточности» кубитов. Благодаря этому свойству, модель получила высокую отказоустойчивость.

По словам разработчиков, новая конструкция может быть реализована на самых разных платформах, начиная от сверхпроводящих цепей до ультрахолодных газов в оптических решетках. «Наш подход позволяет использовать технологии, которые не были до сих пор пригодны для адиабатической квантовой оптимизации», — пишут исследователи. Один из участников работы Питер Цоллер даже заявил: «Переход от механических счетных машин к программируемым калькуляторам, случившийся 80 лет назад, открыл эру информационных технологий. Сегодня мы стоит на пороге эпохи квантовой информации». Патент на новую архитектуру квантового компьютера был представлен в этом году.

Научное сообщество с интересом и одобрением отнеслась к новой модели.

Ранее портал Научная Россия писал о новой технологической основе для квантового компьютера — атомах железа, вставленных в двойной нанослой сверхпроводника, а также о первом сверхпроводящем кубите, созданном в нашей стране.

адиабатические квантовые компьютеры квантовые компьютеры кубиты

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий