Все новости

Создан первый универсальный "многоуровневый" квантовый компьютер

По словам ученых, пока что вычислительная машина совершает много случайных ошибок при работе, однако в ближайшее время они смогут снизить их количество, используя более мощные магниты и высокочастотные ловушки для удержания ионов кальция

ТАСС, 21 июля. Австрийские физики создали первую универсальную квантовую вычислительную машину, построенную на базе кудитов, многоуровневых квантовых битов. Об этом в четверг сообщила пресс-служба Инсбрукского университета со ссылкой на статью в журнале Nature Physics.

Большинство существующих квантовых компьютеров - вычислительные машины, построенные на базе так называемых кубитов. Так ученые называют квантовые аналоги логических битов, которые представляют собой искусственное подобие атома водорода с двумя энергетическими уровнями. Помимо кубитов существуют и более сложные квантовые ячейки памяти, так называемые кудиты. К их числу относятся кутриты и куквадры, обладающие тремя или четырьмя уровнями.

В теории кутриты и куквадры позволяют уменьшить число частиц, необходимых для хранения и обработки данных, однако при этом ими значительно сложнее манипулировать и связывать друг с другом. Недавно российские физики создали вычислительную машину на базе двух кутритов, а также разработали несколько подходов, которые упрощают работу с такими многоуровневыми квантовыми битами.

Многоуровневый квантовый процессор

Исследователи впервые использовали кудиты на базе ионов кальция для создания универсальной квантовой вычислительной машины. В ее рамках вычисления проводятся при помощи многоуровневых квантовых ячеек памяти, построенных на базе ионов кальция. Каждый из них обладает восемью хорошо различимыми энергетическими уровнями, семь из которых физики научились использовать для проведения вычислений.

Ученые обнаружили, что свойствами этих энергетических уровней можно манипулировать, если поместить ион кальция в магнитно-электрическую ловушку и подсветить его при помощи лазера, работающего в ближней части инфракрасного диапазона.

Опираясь на эту идею, команда создала два прототипа универсального квантового компьютера, построенного на базе трех и десяти кудитов. Последующие тесты показали, что эти вычислительные машины способны исполнять все логические операции, доступные для кубитных компьютеров, причем ученые при этом могли менять число используемых энергетических уровней в отдельных кудитах.

По словам австрийских физиков, пока созданные вычислительные машины совершают много случайных ошибок при работе, однако в ближайшее время ученые планируют значительно снизить их количество. Этого, в частности, можно будет добиться, используя более мощные магниты и высокочастотные ловушки для удержания ионов кальция.