Российские ученые создали инновационную архитектуру квантового компьютера, основанную на нейтральных атомах. Эта система значительно улучшает передачу данных между удаленными кубитами, что делает возможным более эффективное масштабирование квантовых вычислительных устройств.
«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», – пояснил научный сотрудник Российского квантового центра Иван Дудинец.
Ученые считают, что нейтральные атомы представляют собой одну из наиболее перспективных основ для разработки квантовых компьютеров. Стабильность таких кубитов и возможность их точного управления с помощью оптических ловушек делают их привлекательными для использования. Однако взаимодействие нейтральных атомов ограничивается небольшими расстояниями, что затрудняет прямую передачу квантовых состояний между удаленными кубитами.
Россияне предложили инновационное решение этой проблемы, разработав схему устройства квантового компьютера, которая использует два типа ячеек памяти. Одна часть ячеек остается неподвижной и выполняет вычислительные операции, в то время как другая часть способна перемещаться и служить в качестве квантовых «курьеров». Исследователи предложили пять различных архитектур, каждая из которых использует свой метод перемещения этих кубитов-передатчиков.
По словам директора Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексея Федорова, все пять предложенных архитектур направлены на решение одной задачи, но различаются по способу перемещения кубита-передатчика. В конвейерных схемах атом перемещается в движущейся оптической ловушке, в схемах со свободным полетом он запускается как снаряд и взаимодействует с другими кубитами в полете. Гибридные схемы с квантовой телепортацией минимизируют количество операций за счет измерения кубита прямо во время вычислений.
Федоров подчеркнул, что наиболее перспективной с точки зрения практического применения является двунаправленная конвейерная схема. Необходимые компоненты для ее реализации уже были созданы и протестированы в предыдущих экспериментах. Внедрение этой схемы откроет путь к созданию первых масштабируемых квантовых компьютеров, основанных на нейтральных атомах, заключили ученые.
Источник: ТАСС
распечатать статью
