Эксперты обошли главное препятствие на пути создания квантового компьютера

Специалисты в области квантовой физики Копенгагенского университета сделали огромный шаг вперед в сфере квантовых технологий, обнаружив способ обхода главного препятствия на пути создания квантового компьютера. В частности, исследователям удалось одновременно управлять несколькими спиновыми кубитами на одном квантовом чипе.

Одним из главных препятствий в создании большого функционального квантового компьютера является невозможность одновременно управлять множеством базовых устройств памяти (кубитов). Управление одним кубитом обычно отрицательно влияет на другой из-за одновременного воздействия управляющих импульсов.

В отличие от компаний наподобие Google и IBM, работающих над сверхпроводниковыми технологиями для квантовых процессорах, исследователи сфокусировались на полупроводниковых или так называемых спиновых кубитах.

В общих чертах, спиновые кубиты состоят из спинов электронов, захваченных в полупроводниковых наноструктурах, называемых квантовыми точками, так что отдельные спиновые состояния можно контролировать и запутывать друг с другом, пояснили исследователи.

Спиновые кубиты могут сохранять свои квантовые состояния в течение длительного времени, что потенциально позволяет им производить более быстрые и точные вычисления по сравнению с другими типами платформ. Поскольку спиновые кубиты имеют очень маленькие размеры, на одном чипе их помещается очень много. Это имеет большое значение, поскольку чем больше кубитов, тем больше вычислительной мощности.

Исследователи смогли создать и управлять четырьмя кубитами на одном чипе с рядами 2×2. Одной из главных их задач было заставить кубиты коммуницировать друг с другом.

"Теперь, когда у нас есть хорошие кубиты, нужно объединить их в схему, способную управлять множеством кубитов, но в то же время достаточно сложную для того, чтобы исправлять ошибки квантовых вычислений. До сих пор исследования в области спиновых кубитов позволяли создавать схемы с рядами кубитов 2×2 и 3×3. Проблема заключается в том, что управлять можно только одним кубитом за раз", - пояснили исследователи.

Созданная исследователями квантовая схема сделана из полупроводникового вещества под названием арсенид галлия, а ее размер не превышает размер микроба. Однако главным является то, то чип позволил экспертам одновременно управлять и измерять все кубиты.

В квантовых вычислениях очень важно управлять и измерять одновременно. Кубиты очень чувствительны, и если измерять их один за другим, даже крошечный окружающий шум может нарушить квантовую информацию на системе.

Еще одно существенное препятствие заключается в том, что все 48 электродов управления чипа нужно настраивать вручную и сохранять их настроенными. У человека это занимает много времени, поэтому специалист ищут способы использовать алгоритмы оптимизации и машинное обучение для автоматизации этого процесса.