Рекордный квантовый компьютер с более чем 1000 кубитами

Первый в мире квантовый компьютер имеет более чем вдвое больше квантовых битов (кубитов), чем предыдущий мировой рекордсмен, компьютер IBM Osprey (433 кубита). Хотя большее количество кубитов не обязательно означает более высокую производительность, большое количество кубитов необходимо для будущих безошибочных квантовых компьютеров, в отличие от современных шумных исследовательских машин. Крупнейшие квантовые компьютеры, такие как IBM и Google, используют сверхпроводящие схемы, охлажденные до экстремально низких температур. Однако рекордсмен от калифорнийского стартапа Atom Computing имеет 1180 кубитов, используя нейтральные атомы, удерживаемые лазерами в двумерной решетке, как сообщил журнал New Scientist 24 октября.

По словам Роба Хейса, генерального директора Atom Computing, одним из преимуществ такой конструкции является простота масштабирования системы и добавления новых кубитов в сеть. Любой полезный будущий квантовый компьютер, не допускающий ошибок (это свойство называется отказоустойчивостью), потребует как минимум десятков тысяч кубитов, исправляющих ошибки, работающих параллельно с программными кубитами.

«Если мы просто масштабируемся до десятков кубитов, как это делают сегодня большинство сверхпроводящих и ионных систем, нам потребуется очень много времени, чтобы достичь эры отказоустойчивых машин. С подходом на основе нейтральных атомов мы можем достичь этого гораздо быстрее», — объясняет Хейс. По его словам, команда Atom Computing стремится увеличивать количество кубитов в машине примерно в 10 раз каждые два года.

В отличие от обычных компьютерных битов, которые могут быть либо 1, либо 0, кубиты более разнообразны и обладают рядом различных характеристик в зависимости от способа их создания. Нейтральные атомы лучше подходят для квантовой запутанности – необычного квантового эффекта, при котором два кубита связаны и могут влиять друг на друга даже на огромных расстояниях. Они также более стабильны. Кубит в компьютере Atom Computing предотвращает коллапс квантового состояния, обеспечивая отказоустойчивость, почти в течение минуты. Для сравнения, в компьютере IBM Osprey время связывания кубита составляет всего 70–80 микросекунд.

Длительное время когерентности обусловлено атомом иттербия, который Хейс и его коллеги использовали в качестве кубита. Большинство машин на основе нейтральных атомов используют электроны атома в качестве квантовых элементов для выполнения вычислений, но они легко нарушаются мощными лазерами, удерживающими их на месте. С помощью иттербия исследователи смогли использовать квантовую особенность ядра атома, называемую спином (собственным угловым моментом частицы), которая менее подвержена возмущениям. По словам Бена Блума, исследователя из Atom Computing, ядро ​​не взаимодействует с окружающей средой так сильно, как электрон.

Поскольку кубиты обладают столь разными характеристиками, их сложно сравнивать на разных машинах. Однако, по словам Блума, вычислительная мощность машины Atom Computing сопоставима с производительностью компьютера IBM. Команда надеется сделать этот компьютер доступным для клиентов в следующем году для использования в облачных вычислениях.

Ан Кханг (по данным New Scientist )