Масштабирование мощных квантовых компьютеров на нейтральных атомах упростили

Российские физики разработали новую архитектуру квантового компьютера на нейтральных атомах для более быстрой и надежной передачи информации между далекими друг от друга кубитами, квантовыми битами.

Об этом пишет ТАСС со ссылкой на пресс-службу НИТУ МИСИС. Научный сотрудник Российского квантового центра Иван Дудинец пояснил:

Существующие квантовые процессоры на нейтральных атомах напоминают город, в котором можно разговаривать только с ближайшим соседом. Чтобы отправить сообщение на другой конец города, придется передать его от человека к человеку, и каждый раз смысл будет немного искажаться. Мы предложили схему, в которой число операций фиксировано и не зависит от размера системы.

Ученые отмечают, одна из самых перспективных платформ для создания квантовых компьютеров — нейтральные атомы из-за высокой степени стабильности кубитов на базе подобных квантовых объектов и легкости манипулирования ими с помощью оптических ловушек. Однако нейтральные атомы взаимодействуют друг с другом лишь на небольших расстояниях, что делает прямую передачу квантового состояния между далекими друг от друга кубитами невозможной.

Новая схема внутреннего устройства вычислительной машины, предложенной российскими учеными, обходит эту проблему. Она разделяет ячейки памяти на два набора: недвижимый, отвечающий за проведение вычислений, и способный к перемещению, который выступает квантовым «курьером». Предложено пять различных архитектур подобного рода с разными формами перемещения подобных кубитов-передатчиков.

Директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексей Федоров рассказал:

Все пять архитектур решают одну задачу. Разница в том, как именно перемещается кубит-передатчик. В конвейерных схемах атом едет в движущейся оптической ловушке, в схемах со свободным полетом — запускается как снаряд и взаимодействует с кубитами на лету. Гибридные схемы с квантовой телепортацией минимизируют число операций за счет измерения кубита прямо в ходе вычислений.

По словам Федорова, самая перспективная для практической реализации — двунаправленная конвейерная схема, необходимые компоненты, для работы которой уже были созданы и проверены в ходе других экспериментов. Практическое воплощение такого решения поможет создать масштабируемые квантовые компьютеры на базе нейтральных атомов.

изображение magnific