Ученые Гарварда представили первый в мире логический квантовый процессор
В квантовых вычислениях квантовый бит или «кубит» — это одна единица информации, точно так же, как двоичный бит в классических вычислениях. На протяжении более двух десятилетий физики и инженеры показывали миру, что квантовые вычисления в принципе возможны путем манипулирования квантовыми частицами – будь то атомы, ионы или фотоны – для создания физических кубитов. Но успешно использовать странности квантовой механики для вычислений сложнее, чем просто собрать достаточно большое количество физических кубитов, которые по своей природе нестабильны и склонны выходить из своих квантовых состояний.
Настоящией ценностью в области полезных квантовых вычислений являются так называемые логические кубиты: наборы избыточных физических кубитов с коррекцией ошибок, которые могут хранить информацию для использования в квантовом алгоритме. Создание логических кубитов в качестве управляемых единиц – таких как классические биты – было фундаментальным препятствием для этой области, и общепризнано, что до тех пор, пока квантовые компьютеры не смогут надежно работать на логических кубитах, технологии не смогут по-настоящему развиваться.
Гарвардская команда под руководством Михаила Лукина, профессора физики и содиректора Гарвардской квантовой инициативы, достигла ключевой вехи в поисках стабильных и масштабируемых квантовых вычислений. Впервые команда создала программируемый логический квантовый процессор, способный кодировать до 48 логических кубитов и выполнять сотни операций с логическими вентилями. Их система является первой демонстрацией выполнения крупномасштабного алгоритма на квантовом компьютере с коррекцией ошибок, предвещающим появление ранних отказоустойчивых или бесперебойных квантовых вычислений.
Лукин описал это достижение как возможный переломный момент, аналогичный первым дням в области искусственного интеллекта:
«Идеи квантовой коррекции ошибок и отказоустойчивости, давно выдвигавшиеся в теории, начинают приносить плоды. Я думаю, это один из моментов, когда становится ясно, что грядет что-то особенное», — сказал Лукин. «Хотя впереди еще есть проблемы, мы ожидаем, что это новое достижение значительно ускорит прогресс в создании крупномасштабных и полезных квантовых компьютеров».
С помощью своего логического квантового процессора исследователи теперь демонстрируют параллельное мультиплексное управление целым набором логических кубитов с помощью лазеров. Этот результат более эффективен и масштабируем, чем контроль отдельных физических кубитов. Команда продолжит работать над демонстрацией большего количества типов операций на своих 48 логических кубитах и настройкой своей системы для непрерывной работы.
