Дослідницька група Інституту міждисциплінарних інформаційних наук Університету Цінхуа в Китаї побудувала найпотужнішу у світі квантову обчислювальну систему на основі іонів. Це наукове досягнення відкриває шлях до створення масштабованих квантових комп’ютерів у майбутньому.
Дослідницька група Інституту міждисциплінарних інформаційних наук Університету Цінхуа в Китаї побудувала найпотужнішу у світі квантову обчислювальну систему на основі іонів. Це наукове досягнення відкриває шлях до створення масштабованих квантових комп’ютерів у майбутньому.
Квантові комп’ютери вважаються наступною сходинкою комп’ютерних технологій. Вони пришвидшать обчислення, чим допоможуть людству розв’язати проблеми в медицині, астрономії та зміні клімату. Це досягається завдяки використанню квантових бітів або кубітів для зберігання інформації, пише Interesting Engineering.
На відміну від класичних бітів у кремнієвих комп’ютерах, які можуть перебувати у стані «увімкнено» або «вимкнено», кубіти можуть бути увімкненими та вимкненими одночасно, займаючи діапазон станів між ними, також відомий як суперпозиція. Це дозволяє квантовим алгоритмам обробляти інформацію в рази швидше, ніж це роблять навіть найшвидші у світі суперкомп’ютери.
Наразі дослідники з усього світу працюють з різними квантовими системами, щоб визначити найкращий спосіб роботи з кубітами.
Іони або заряджені частинки можна підвішувати за допомогою електромагнітних полів і використовувати як кубіти у квантовій системі. Однак попередні роботи в цій галузі показали, що хоча квантову інформацію можна передавати за допомогою колективного руху іонів, ця система не придатна для масштабування.
Подібно до того, як масштабування комп’ютерів на основі кремнію допомагає виконувати складні обчислення, масштабованість важлива і для квантових обчислень. Щоб подолати цю проблему з іонами, дослідники використовували системи із захопленими іонами.
У такій системі дослідники використовують одновимірний іонний кристал, який зв’язує іони в решіткову структуру всередині, звідси й назва — система з захопленими іонами. Цей підхід є досить популярним серед квантових фізиків, які поки що змогли змоделювати 61 іон.
Дослідники з Університету Цінхуа встановили рекорд, досягнувши стабільного утримання та охолодження двовимірного кристала з 512 іонами, що є першим досягненням у галузі квантової науки.
Досягнення китайських дослідників є важливим з огляду на те, що масштабування за допомогою іонів раніше було проблемою у квантових обчисленнях. Дослідники продемонстрували цю здатність у стабільній системі квантової симуляції, яку можна вважати, на думку китайців, найбільшою симуляцією у світі.
Квантові симулятори — це пристрої, які допомагають дослідникам знайти відповіді про квантові моделі систем, аналізуючи квантові ефекти. Вони є популярними інструментами серед дослідників, оскільки можуть допомогти поглибити наукові знання про квантові системи.
Дослідники також завершили ще одну симуляцію, використавши 300-іонних кубітів для успішного завершення квантових розрахунків. Обчислювальна здатність такої системи вже є астрономічною і значно перевищує можливості класичних комп’ютерів.
Дослідження наближає Китай до створення великомасштабних квантових комп’ютерів у майбутньому, у сфері, в якій він безпосередньо конкурує зі США. Цікаво, що керівник дослідження Дуань Лумінг 15 років викладав у США, перш ніж повернутися до Китаю у 2018 році.
