Stfw.RuРазработки в области квантовых вычислений ведутся по всему миру уже достаточно долгое время. О коммерческой реализации квантового компьютера до сих пор не было и речи, не считая обещаний IBM выпустить такой к 2022 году. Но в любом случае, сейчас уже мало кто сомневается, что такой компьютер рано или поздно все же выпустят.
Для начала напомним, что квантовые компьютеры, в отличие от традиционных, оперируют не битами, а кубитами, в которых хранится не дискретное состояние «0» или «1», а их суперпозиция. Если говорить упрощено, это умение находиться сразу в обоих состояниях (условно говоря, «1» и «0») одновременно, но только до тех пор, пока такое состояние не будет измерено. Лучшим объяснением этого явления является знаменитый кот Шрёдингера, который, находясь в закрытом ящике с распадающимся атомным ядром и емкостью с ядовитым газом, является и живым и мёртвым одновременно. Более детально о квантовых компьютерах и квантовом интернете мы рассказывали здесь.
Но вот на днях стало известно о еще одном достижении в этом области. Группа исследователей из Германии и Австрии создали квантовый регистр из 20 запутанных кубитов. Он способен хранить в себе более миллиона квантовых состояний одновременно. И хотя для реализации и демонстрации квантового превосходства – решения проблем, справится с которыми сегодняшние суперкомпьютеры не могут в принципе – этого все еще недостаточно, само себе достижение – еще один маленький шаг к созданию полноценных квантовых систем.
Для создания этого регистра исследователи поместили 20 ионов кальция в специальную электростатическую ловушку. Электрическое поле этой ловушки выстроило ионы в одну прямую линию, а второе, боковое электрическое поле, поместило эти ионы на расстоянии 5 микрон друг от друга. Каждый ион кальция имеет один валентный электрон, направление вращения которого и определяло квантовое состояние иона-кубита.
Запутывания пар кубитов на квантовом уровне увеличивает до четырех число квантовых состояний, в которых может находиться эта пара, а добавления к паре еще одного кубита, удваивает этот показатель. Таким образом, цепочка из 20 запутанных кубитов может содержать 220 или 1 048 576 значений.
Цифра кажется внушительной, но такой разрядности еще крайне недостаточно для реализации сложных квантовых операций, все этапы которых выполняются одновременно. Для нормального функционирования квантовому регистру необходимо не только содержать в себе данные, но и весь набор инструкций для их обработки. С учетом этого, квантовый регистр, обеспечивающий достаточную функциональность, должен состоять минимум из нескольких тысяч запутанных кубитов.
На следующем этапе ученые попытаются повторить подобный «трюк» с 50 ионами. При этом, сложность интерпретации набора собранных данных увеличится на порядки. Это, в свою очередь, потребует еще большей точности при настройке запутанных кубитов и использования новых методов для контроля их квантового состояния.
Источник: spectrum и dailytechinfo
