Американские, британские и японские физики создали квантовый компьютер на базе 98 ионов бария, который способен исполнять базовые логические операции с рекордно высоким уровнем точности - 99,92% - и при этом позволяет обмениваться данными между всеми его вычислительными ячейками. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
"Квантовые компьютеры на базе ионов обладают самой высокой стойкостью к ошибкам, однако при этом наращивать число кубитов в них очень сложно, не снижая при этом производительность данных вычислителей. Мы разработали новую архитектуру ионного компьютера, которая позволяет быстро исполнять произвольные программы на большом наборе кубитов с рекордно высоким уровнем точности", - говорится в исследовании.
Разработанный специалистами компании Quantinuum квантовый компьютер состоит из трех соединенных друг с другом электромагнитных ловушек. Эти ловушки объединены в некое подобие круговой гоночной трассы, по которой движутся в одном направлении не автомобили, а ионы бария-137, охлажденные до сверхнизких температур. Внутри этой трассы присутствует особый "перекресток" и несколько близких друг к другу участков, по которым ионы движутся в противоположных направлениях.
Подобная архитектура ловушек позволяет движущимся по ним ионам взаимодействовать друг с другом, а также дает ученым возможность сортировать эти частицы, перенаправлять их движение и использовать часть из них в качестве долговременного хранилища квантовой информации. Все это существенным образом повышает производительность вычислительной системы и позволяет ей исполнять произвольные квантовые алгоритмы, в которых можно задействовать произвольное число кубитов.
Первые проверки работы этой вычислительной машины, получившей имя Helios, показали, что она способна исполнять простейшие операции с одиночными кубитами с точностью в 99,9975%, а также корректно исполнять 99,92% базовых логических операций с двумя ячейками памяти. В этом отношении она превосходит уже существующие ионные квантовые компьютеры, и при этом данная архитектура позволяет обмениваться данными между всеми кубитами системы, что в прошлом было сложно осуществить.
Также исследователи показали, что текущая версия этого квантового процессора, построенная на базе 98 ионов бария, способна решать сразу несколько классов задач, которые очень сложно или даже невозможно просчитать при помощи классических суперкомпьютеров. В частности, при его помощи ученые просчитали за очень короткое время то, как ведут себя электроны в сверхпроводящих материалах, а также решили другие фундаментальные физические задачи, на которые обычно уходят месяцы расчетов, что расширяет возможное практическое применение квантовых вычислительных систем.
