Google построил 72-кубитный квантовый компьютер

Компания Google построила квантовый процессор, в котором 72 сверхпроводниковых кубита объединены в двумерный массив. Этот процессор использует ту же технологию, что и предыдущий 9-кубитный квантовый компьютер, построенный компанией и имеющий низкий процент ошибок при вычислениях. Новую разработку компания представила на ежегодной встрече Американского физического сообщества в Лос-Анджелесе, кратко о ней сообщается в блоге компании.

Главное препятствие, мешающее построить квантовый компьютер с большим числом кубитов, — это ошибки, которые неизбежно возникают при вычислениях, считывании и записи информации в кубиты из-за разрушения их квантового состояния. Чем больше кубитов, тем выше вероятность, что кубит станет взаимодействовать со своим «соседом», и тем чаще возникают ошибки. Если говорить более строго, время декогеренции (распада суперпозиции) системы быстро уменьшается при увеличении числа входящих в ее состав компонент.

Тем не менее, ученые уже придумали несколько способов, с помощью которых можно бороться с этой проблемой, и построили квантовые компьютеры, в состав которых входит несколько десятков кубитов. Так, в течение прошлого года сразу несколько групп сообщили о создании квантовых вычислителей, состоящих из 49 (IBM), 51 (группа Михаила Лукина) и 53 (группа Кристофера Монро) кубитов. Более того, с помощью построенных компьютеров ученые открыли новые эффекты, которые нельзя было рассчитать на классических компьютерах. Таким образом, ученые уже практически достигли квантового превосходства.

В то же время, в июне 2016 года группа исследователей из Google под руководством Джона Мартиниса (John Martinis) построила квантовый компьютер, состоящий из девяти сверхпроводниковых кубитов (кубитов на основе джозефсоновского перехода), соединенных в цепочку. Главной особенностью этого компьютера была высокая надежность: при считывании состояний ошибки возникали примерно в одном случае из ста, при работе однокубитного логического вентиля (single-qubit gate) вероятность ошибки составляла примерно 0,1 процента, а для двухкубитного вентиля — менее 0,6 процента. Это позволило ученым предположить, что в будущем систему можно будет легко масштабировать.

Действительно, вчера компания Google сообщила о создании 72-кубитного квантового процессора, построенного по той же схеме, что и его 9-кубитный предшественник. В новом компьютере кубиты соединены не в цепочку, а образуют два квадратных массива 6?6, расположенных друг над другом. Это позволяет отслеживать и исправлять ошибки, возникающие во время вычислений. Пока что компания не раскрывает подробных характеристик построенного устройства, однако утверждает, что оно позволяет достичь квантового превосходства.

Чтобы подтвердить свое заявление, ученые теоретически оценили, при каких условиях построенную систему нельзя будет смоделировать на классическом компьютере. Согласно с их расчетами, для этого в ее состав должно входить не менее 49 кубитов, «глубина» (circuit depth) должна превышать 40 кубитов, а вероятность ошибки в двухкубитном логическом элементе должна быть не выше 0,5 процента. Для построенного компьютера эти требования выполняются.

В ноябре прошлого года сразу две группы ученых по-разному реализовали алгоритм, позволяющий отслеживать и исправлять ошибки, неизбежно возникающие при квантовых вычислениях, еще раньше о разработке процессора с автоматическим исправлением ошибок сообщала IBM. В декабре физики из Австралии и Нидерландов предложили интегральную схему для квантового компьютера, на которой можно легко разместить несколько тысяч кубитов на основе квантовых точек, а в январе экспериментально изготовили такие кубиты.

Дмитрий Трунин

Источник: nplus1.ru

Комментарии: