Физики напрямую сравнили два разных квантовых компьютера

Созданные на основе принципиально разных технологий квантовые компьютеры впервые протестировали на производительность в одинаковых условиях. Один из них оказался надежее в вычислениях, другой — существенно быстрее. Статья с описанием экспериментов опубликована в репозитории препринтов arXiv.org.

Квантовые компьютеры, существенно отличающиеся от обычных, могут произвести революцию во многих областях деятельности, от криптографии до научных расчетов. Основной особенностью является манипулирование не битами информации, которые могут принимать только значения «0» и «1», а кубитами, которые также могут находиться в состоянии суперпозиции обоих значений. «В течение долгого времени эти устройства были настолько незрелыми, что возможности сравнивать два пятикубитовых компьютера не было, — говорит не участвовавший в обсуждаемой работе физик Симон Бенджамин из Оксфордского университета. — Появление такого сравнения является признаком взросления технологии».

Один из участвовавших в соревновании компьютеров основан на пяти ионах иттербия, пойманных в электромагнитную ловушку и управляемых лазерами. Он стоит в лаборатории Криса Монро в Мэрилендском университете в Колледж-Парке. Другой принадлежит IBM и основан на маленьких сверхпроводниковых контурах, подверженных эффекту Джозефсона, которыми можно манипулировать при помощи микроволнового излучения. В первом состояниям кубита отвечает нахождение электрона на одном из двух энергетических уровней или на обоих одновременно, во втором — протекание тока одной из двух интенсивностей или с обеими одновременно.

Для проверки работоспособности команда Монро запустила серию стандартных тестов. Ионный компьютер получал правильные ответы чаще во всех ситуациях. В одной конкретной разница была особо значимой: 77,1% у ионного против 35,1% у сверхпроводящего. Разница является результатом различий в соединении кубитов. У ионного каждый кубит соединен с каждым, а у сверхпроводящего один центральный соединяет четыре других. Однако двухкубитовые вычисления на сверхпроводящем компьютере занимали от 250 до 450 наносекунд, что примерно в тысячу раз быстрее соответствующего времени для ионного.