МОСКВА, 20 апреля. /ТАСС/. Физики из США под руководством профессора Михаила Лукина создали новый квантовый компьютер на базе холодных атомов, архитектуру которого можно гибко менять в процессе его работы при помощи оптических "щипцов". Итоги первых опытов с этой вычислительной машиной были опубликованы в статье в журнале Nature.
"Существующие квантовые вычислительные системы построены на базе неподвижных кубитов, которые взаимодействуют только со своими соседями. Нам удалось создать квантовый процессор с полностью динамической архитектурой связей между кубитами, благодаря которой их можно свободно перемещать сразу по двум осям", - пишут исследователи.
В последние годы физики стали возлагать большие надежды на использование одиночных атомов в качестве кубитов, элементарных ячеек памяти и вычислительных блоков квантовых компьютеров. Одна из самых больших вычислительных систем такого рода была создана пять лет назад Михаилом Лукиным, профессором Гарвардского университета, на базе 50 атомов рубидия, охлажденных до сверхнизких температур.
Недавно физикам удалось расширить эту систему и создать на ее основе вычислительную машину на базе 256 кубитов. Это стало возможным благодаря тому, что профессор Лукин и его коллеги получили новый тип оптических ловушек, которые позволяли ученым манипулировать квантовыми свойствами двумерных массивов из одиночных нейтральных атомов.
Перенастраиваемый квантовый компьютер
Подобные успехи заставили гарвардских физиков задуматься о том, можно ли поменять подобную вычислительную машину таким образом, что положением и взаимодействием индивидуальных кубитов внутри нее можно будет гибко управлять. Руководствуясь этими идеями, профессор Лукин и его коллеги подключили к компьютеру набор оптических "щипцов", позволявших манипулировать положением одиночных атомов рубидия.
Последующие опыты показали, что подобная модификация вычислительной машины позволила ученым произвольным образом менять положение кубитов, связывать их друг с другом и использовать для проведения сложных логических операций. Также физики впервые успешно проверили работу нескольких алгоритмов коррекции случайных ошибок, возникающих в работе квантового компьютера.
Как отмечают исследователи, добавление оптических "щипцов" не только сделало квантовый процессор более универсальным, но и позволило профессору Лукину и его коллегам избавиться от главного недостатка нейтральных атомов - относительно короткого времени жизни кубитов на их основе. Это мешало их использованию для проведения сложных и длительных вычислений.
Ученые предполагают, что решение этой проблемы значительно ускорит создание более масштабных квантовых компьютеров на базе холодных атомов, а также расширит их применение в научной и повседневной практике в ближайшие годы и десятилетия.