Физики предложили метод достижения «квантового превосходства»

Исследователи показали, что специальные датчики с квантовой запутанностью могут снизить «шумность» квантовых компьютеров и обеспечить их превосходство над классическими уже в обозримом будущем.

Квантовые вычисления и другие квантовые процессы становятся возможными благодаря кубитам. Классические компьютеры, которые мы используем сегодня, работают с единицами информации, называемыми битами, которые могут принимать всего два значения — 0 и 1. Но кубиты способны находиться сразу в двух таких состояниях одновременно — в суперпозиции между ними. Эта двойственность позволяет значительно увеличить вычислительную мощность квантовых систем, но вместе с тем понижает их устойчивость — такие состояния суперпозиции оказываются очень хрупкими.

Сегодня квантовые технологии находятся в «шумной эпохе» — самые современные системы содержат от 50 до сотни кубитов и способны выполнять простые операции, пусть и с ошибками. Но для достижения так называемого «квантового превосходства», при котором компьютер на принципах квантовой механики сможет решать задачи во много раз быстрее классических машин, необходимо объединить в системе как минимум 10 000 кубитов.

В новой работе ученые усовершенствовали технологию квантовых вычислений при помощи трех датчиков для классификации средней амплитуды и угла радиочастотных сигналов. Принцип работы датчиков основывается на явлении квантовой запутанности, которое позволяет им обмениваться информацией друг с другом и обеспечивает два основных преимущества.

Во-первых, квантовая запутанность позволила повысить чувствительность датчиков и уменьшить процент ошибок. Во-вторых, эти устройства оценивают общие свойства, а не собирают данные о конкретных частях системы. Это полезно в случаях, когда от прибора требуется ответ в двоичной форме. Например, в медицинской визуализации исследователям не нужно знать о каждой отдельной клетке в образце ткани, которая не является раковой. Нужно лишь знать, есть ли хоть одна раковая клетка. То же самое относится и к обнаружению опасных химических веществ в питьевой воде.

Эксперимент показал, что оснащение датчиков квантовой запутанностью дает им преимущество перед классическими датчиками, снижая вероятность ошибок на небольшое, но критическое для практического применения показатель.

Статья об открытии опубликована в журнале Physical Review X.

Источник: vk.com

Комментарии: