В Google провели первые топологически защищенные квантовые вычисления

Наука

ТАСС, 7 апреля. Физики из Google создали на основе концепции топологических квантовых вычислений квантовую вычислительную систему. Эту концепцию в 1997 году сформулировал российский физик Алексей Китаев. Статью с результатами работы ученые опубликовали в arXiv.org.

На эту тему"Не до жиру, быть бы живу". Каково будущее квантового компьютера Google

“Согласно результатам наших исследований, уже существующие квантовые процессоры, подобные Sycamore, можно использовать для разработки технологий коррекций ошибок в работе квантовых компьютеров, а также для изучения свойств топологических фаз материи", – пишут исследователи.

Квантовыми компьютерами называют вычислительные устройства, в основе работы которых лежат принципы квантовой механики. В отличие от обычных компьютеров, в которых для передачи и обработки данных используются биты – единицы информации, которые содержат либо 1, либо 0, квантовые компьютеры оперируют кубитами – ячейками памяти и примитивными вычислительными модулями, которые могут хранить в себе одновременно и ноль, и единицу. Благодаря этому квантовые компьютеры могут обрабатывать большие объемы информации во много раз быстрее обычных – даже если это суперкомпьютеры с огромными вычислительными мощностями.

Полноценных квантовых компьютеров ученые пока не создали. Сейчас существуют только их прототипы – например, в 2017 году физик из Гарвардского университета Михаил Лукин рассказал о создании 51-кубитного прототипа, а компания Google в 2019-м году – о 53-кубитном прототипе под названием Sycamore, в начале декабря 2020 года китайские ученые создали фотонный квантовый компьютер "Цзю Чжан".

Как правило, кубиты могут находиться в состоянии, необходимом для работы квантового компьютера, очень недолго. Дело в том, что случайные взаимодействия с объектами окружающего мира могут разрушить квантовое состояние, в котором они находятся, и разорвать связи, объединяющие их с соседними квантовыми ячейками памяти. Чтобы продлить это время, ученые пытаются различными способами изолировать кубиты от окружающей среды и корректировать ошибки в их работе.

На эту темуGoogle, кажется, достиг "квантового превосходства". Объясняем, что это значит

В конце прошлого века российский физик Алексей Китаев предложил решить эту проблему иначе. Согласно его идее, защищать кубиты от выхода из квантового состояния будут сами законы квантовой физики. Системы, в которых реализован такой подход, физики называют топологическими квантовыми компьютерами – поскольку информация в них кодируется не в свойствах отдельных атомов или других квантовых объектов, а в структуре связей и истории взаимодействий между ними.

Физики из Google и ведущих университетов США, Великобритании, Франции и Германии, среди которых был и сам Алексей Китаев, впервые провели подобные вычисления на практике. Они работали на прототипе квантового компьютера Sycamore.

Используя примерно половину его кубитов и новые методы манипулирования их свойствами, физики перевели их в состояние, идентичное тому, в котором должны находиться отдельные блоки топологического квантового компьютера. Это позволило понять, могут ли разные помехи вывести эту систему из строя, а также детально изучить взаимодействия логических и физических кубитов при выполнении некоторых вычислительных операций.

Дальнейшие эксперименты подтвердили, что эта система ведет себя так, как это предсказывает теория, а также показали, что аналогичным образом можно кодировать и более сложные топологические вычислительные системы, в которых больше логических кубитов.

Ученые надеются, что результаты их работы ускорят создание квантовых компьютеров нового поколения, которые не были бы подвержены внешним воздействиям и работали бы с минимальным количеством ошибок.

Источник: tass.ru

Оцените статью
Россия глобально