Создан первый в России прототип двухкубитного квантового компьютера

Ученые НИТУ «МИСиС» создали первый в России прототип квантового компьютера на двух кубитах, который превысил ранее известный предел точности на 3%. В качестве основы для кубитов были взяты сверхпроводящие материалы. Созданию устройства предшествовала серьезная работа, часть результатов который была изложена в статье в Physiсal Review A, доступной на сайте препринтов arXiv.org.

Кубиты — это квантовый аналог битов у обычного ПК, однако имеющий не два, а три возможных состояния. Если привычный нам компьютер «мыслит» и считает нулями и единицами, то кубит обладает свойством так называемой суперпозиции, способности находиться одновременно в обоих состояниях. Это открывает огромные перспективы, ведь тогда квантовый компьютер может производить вычисления с невиданной ранее скоростью.

Квантовый компьютер на сверхпроводящих материалах — более совершенная система по сравнению с аналогами. Например, другими научными коллективами разрабатываются кубиты на отдельных атомах (которые могут «потеряться» из-за ничтожно малого размера) и на ионах (их можно выстраивать исключительно линейно, что физически неудобно). Созданные российскими физиками кубиты состоят из алюминия. Их размер — целых 300 микрон, из-за чего их нельзя «потерять», а еще можно выстраивать нелинейно.

В ходе эксперимента созданный учеными двухкубитный квантовый компьютер решал алгоритм перебора значений для определенной функции. Квантовый компьютер благодаря принципу суперпозиции в идеальном случае может найти правильное значение x в решении этой задачи за одно обращение к функции с вероятностью 100%.

«Алгоритм Гровера на двух кубитах — это очень важный шаг на пути к созданию квантового компьютера. Мы не первые в мире, кто продемонстрировал его работу, но здесь идет речь в первую очередь о технологическом достижении. Мы показали возможность реализации всех необходимых для логических операций для универсального квантового процессора: инициализации, однокубитных и двухкубитных операций и считывания, причем с удовлетворительным для небольших алгоритмов уровнем ошибок», — рассказал один из участников проекта, инженер лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» Илья Беседин.

Самая большая трудность на пути к созданию полезного квантового процессора — возможные ошибки. Обычные компьютеры могут работать годами и показывать воспроизводимые и предсказуемые результаты. Их квантовые аналоги подвержены влиянию шума, который может искажать результаты вычислений. Несмотря на то, что созданный в НИТУ «МИСиС» процессор из двух кубитов слишком мал для решения прикладных задач, он успешно перешагнул порог 50-процентной вероятности верного ответа, дойдя до 53%.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.