Все новости

В РКЦ создали алгоритм для масштабирования квантовых систем

Его можно использовать для точной диагностики функционирования кубитов

МОСКВА, 1 ноября. /ТАСС/. Российские исследователи разработали подход, позволяющий предугадывать то, как ведут себя квантовые системы при взаимодействиях с окружающей средой. Это позволит быстро расширять квантовые компьютеры и диагностировать квантовые сенсоры, сообщила во вторник пресс-служба Российского квантового центра.

"Наш алгоритм позволяет "выучить" поведение взаимодействующей с окружением квантовой системы и предсказать ее дальнейшую динамику во времени. Разработанный подход улавливает все эффекты взаимодействия системы и окружения, при этом ему не требуется прямой доступ к окружению. Мы полагаем, что в дальнейшем метод может быть использован для решения задач квантовых технологий", - заявил ведущий научный сотрудник РКЦ Илья Лучников, чьи слова приводит пресс-служба центра.

Квантовыми компьютерами называют особые вычислительные устройства, чья мощность растет очень быстро благодаря применению принципов квантовой механики в их работе. Они состоят из так называемых кубитов - ячеек памяти и примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе одновременно и ноль, и единицу.

Как правило, кубиты могут находиться в таком состоянии ограниченное время, так как случайные взаимодействия с объектами окружающего мира могут разрушить то квантовое состояние, в котором они находятся, и разорвать связи, объединяющие их с соседними квантовыми ячейками памяти. Это является одним из главных препятствий для создания сложных вычислительных машин, содержащих в себе несколько сотен или тысяч кубитов любых типов.

Квантовое прогнозирование

Лучников и его коллеги под руководством Алексея Федорова, руководителя научной группы "Квантовые информационные технологии" в Российском квантовом центре, разработали подход, который позволяет решить эту проблему. Созданный учеными алгоритм предугадывает то, как поменяется характер взаимодействий квантового компьютера или другой системы из квантовых объектов с окружающим миром при расширении их масштабов.

Созданный российскими физиками подход, как отмечают исследователи, вдохновлен недавно возникшими системами машинного обучения, которые используют "большие данные" для подготовки предсказаний того, как будет меняться та или иная ситуация. В отличие от этих задач, предугадывание будущего квантовых систем значительно сложнее в силу их необычных физических свойств и наличия так называемого эффекта памяти.

Как отмечают исследователи, предсказывать поведение подобных систем, которые ученые называют немарковскими, исключительно сложно. Это связано с тем, что параметры их окружения или характер их взаимодействия с окружающей средой фактически невозможно измерить или точно восстановить. Федоров и его коллеги решили эту проблему при помощи созданного ими алгоритма, позволяющего просчитывать так называемые квантовые траектории.

Как ожидают исследователи, созданный ими метод будет высоко востребован в области как квантовых вычислений, так и квантовых сенсоров. Он может использоваться исследователями для точной диагностики функционирования кубитов в квантовых компьютерах и чувствительных элементов в квантовых сенсорах, подытожили Федоров и его коллеги.