Три независимых научных группы из различных уголков земного шара практически одновременно достигли одной из главных вех в области квантовых вычислений. Каждая из трех групп создала свой вариант квантовой системы с кубитами на основе кремния, продемонстрировавших более чем 99-процентную точность во время проведения вычислений. И данное достижение открывает путь к созданию практических масштабируемых квантовых компьютеров, работающих без ошибок и выдающих достоверные результаты.
Напомним нашим читателям, что вся работа квантовых компьютеров основана на использовании хрупких квантовых состояний частиц и явления квантовой запутанности. Обе эти вещи, состояние частицы и запутанность, являются весьма чувствительными, даже самое незначительное воздействие из окружающей среды приводит к их нарушению, возникновению ошибок и утере квантовой информации.
Вернемся к последним достижениям ученых. Первой группой является группа из университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW), Австралия, этой группе удалось получить точность в 99.95 процента для системы с одним кубитом и 99.37 процента для системы с двумя кубитами. Вторая группа из Технического университета Делфта, Нидерланды, получила значения точности 99.87 и 99.65 процентов соответственно, а третья группа из японского института RIKEN - 99.84 и 99.51 процента.
"Когда появление ошибок становится столь редким явлением, возникает возможность их обнаружения и коррекции" - пишут исследователи, - "Это указывает на то, что у нас уже появилась возможность создания кремниевых квантовых компьютеров любой мощности и уровня масштаба, которые могут выдавать значащие результаты вычислений".
В системе UNSW квантовая информация закодирована в виде направления вращения ядра атома фосфора, внедренного в кристаллическую решетку кремния. В случае системы с двумя кубитами, атомы запутываются на квантовом уровне при помощи электронов и могут работать над выполнением одной задачи. Такой подход позволяет оградить атомы фосфора от воздействий из окружающей среды, придавая кубитам высокую стабильность. А пока задействованные во всем этом электроны не затрагиваются операциями записи или чтения, ядра атомов могут хранить информацию и производить ее квантовую обработку.
Системы, созданные учеными из Нидерландов и Японии, схожи в том, что кубитом в них является электрон, находящийся и вращающийся внутри ловушки квантовой точки, изготовленной из кремния и сплава кремний-германий.
Достижение и превышение уровня точности вычислений в 99 процентов позволит ученым сделать первые шаги в направлении создания универсальных кремниевых квантовых процессоров, чем они и планирую заниматься в своих дальнейших исследованиях.