Поделиться
Ученые из Google решили сложнейшую проблему квантовых компьютеров
Американские исследователи научились проверять вычисления в квантовых компьютерах, создав аналог технологии коррекции ошибок, присутствующей в современных вычислительных системах. Это одна из основных проблем, без решения которой квантовые компьютеры были бы бесполезны.Исследователи из корпорации Google вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре нашли решение одной из проблем, препятствующей появлению квантовых компьютеров, сообщает Wired.
В современных вычислительных системах все простые операции с данными проходят проверку на наличие ошибок. Эта процедура позволяет избежать последствий внешнего воздействия на систему и убедиться в правильности конечного результата.
Но если в современном ПК или на сервере такую проверку выполнить легко, в квантовой системе это невозможно стандартными методами, так как процедура измерения кубита (наименьшего элемента для хранения информации) изменит его состояние и сама по себе вызовет ошибку.
Чтобы избежать изменения состояния кубита во время измерения его состояния, исследователи добавили в квантовую систему дополнительные кубиты — четыре для пяти существующих. Этит четыре кубита выполняют только одну функцию — проверяют состояние других единиц хранения информации. Они делают это так, что состояние основных пяти кубитов не меняется.
Однако такое решение ведет к другой сложности, отмечает эксперт по квантовой механике из Института теоретической физики в Канаде «Периметр» Дэниель Готтесман (Daniel Gottesman). Он обращает внимание, в частности, на тот факт, что проверка на наличие ошибок в квантовой системе потребует значительного количества электрической энергии — в дополнение и без того немалых объемов, которые будет потреблять сам квантовый компьютер.
Квантовый процессор с пятью кубитами и четырьмя кубитами для проверки на наличие ошибок
Тем не менее, без проверки квантовая система будет лишена смысла, считают исследователи. «Чтобы создать практичный квантовый компьютер, придется решить проблему случайного изменения состояния кубитов, от этого никуда не деться, — заявил Остин Фаулер (Austin Fowler), один из участников проекта, инженер по квантовой электроники из Google.
Квантовый компьютер основан на таком понятии в квантовой механике, как суперпозиция, объясняют ученые. Суперпозиция — это явление, при котором физический объект, такой как атом или электрон (которые квантовый компьютер использует для хранения информации), находится одновременно в нескольких альтернативных с точки зрения классической механики состояниях». Ученые считают, что компьютеры, основанные на этом аспекте квантовой механики, в будущем будут работать в миллионы раз быстрее сегодняшних ЭВМ.
В сентябре 2014 г. Google объявила о намерении заняться самостоятельной разработкой, изготовлением и тестированием процессоров для квантовых систем. Для этого корпорация пригласила команду ученых во главе с Джоном Мартинесом (John Martinis) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Эта группа в апреле 2014 г. разработала простейший прототип квантового процессора, способного с высокой степенью надежности оперировать пятью кубитами. Достижение ученых было широко освещено в научной прессе, включая популярный журнал Nature, а руководитель группы получил Премию Фрица Лондона, которая присуждается за выдающийся вклад в области физики низких температур.
Короткая ссылка
