Математика и Computer Science
2 мин.

Впервые создана полносвязная система из 32 кубитов

Впервые создана полносвязная система из 32 кубитов

Public Domain

Физики из Университета Дьюка представят на конференции OSA Quantum 2.0 свою полносвязную систему из 32 кубитов. Она состоит из захваченных в ловушки ионов при сверхнизких температурах.

Квантовые компьютеры вместо обычных битов оперируют кубитами. Кроме традиционных нуля и единицы кубиты могут находиться в суперпозиции этих двух состояний. Это позволяет проводить параллельные вычисления и ускорить работу компьютерных систем в разы.

Одна из наиболее перспективных типов технологий для квантовых вычислений — это компьютеры с кубитами на захваченных ионах. Однако до сих пор создавать такие системы с достаточным для практического использования количеством кубитов было практически невозможно. Но в новом исследовании физики впервые продемонстрировали такую систему с 32 кубитами.

Квантовые компьютеры такого типа основаны на охлаждении ионов до экстремально низких температур. Это позволяет держать заряженные частицы в электромагнитном поле в сверхвысоком вакууме и манипулировать ими с помощью точных лазеров, чтобы сформировать кубиты. До сих пор созданию производительных устройств на основе этой технологии препятствовали столкновения кубитов с примесными молекулами, нестабильность лазерных лучей и «шум» электрического поля от электродов, используемых для создания запутанности.

В своей новой работе ученые решили эти проблемы, использовав совершенно новый подход. Физики «поймали» ионы в сверхвысоком вакууме внутри криостата, охлажденного до 4K. Такие условия исключили возмущение цепи кубитов, возникающее при столкновениях с остаточными молекулами из окружающей среды, и сильно подавило аномальный нагрев поверхности ловушки.

Чтобы добиться чистых профилей лазерного луча и минимизировать ошибки, исследователи использовали фотонно-кристаллическое оптоволокно для соединения различных частей рамановской оптической системы. Эта система управляет квантовыми вентилями — строительными блоками вычислительных схем. Кроме того, исследователи так спроектировали систему лазеров, чтобы их можно было снять с оптического стола и установить в приборных стойках.

Лазерные лучи поступали в систему по одномодовым оптическим волокнам. Эти меры позволили устранить механическую и тепловую нестабильность и создать точную лазерную установку для управления захваченными ионами в квантовых компьютерах. Физики показали, что система способна автоматически выполнять вычисления с кубитами, управляя ими с помощью микроволновых полей. На основе этой технологии ученым удалось создать систему из 32 кубитов.

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