Ученые из IBM Research заявили о достижении значительного прогресса в квантовых вычислениях. Они позволят инженерам начать работу по созданию полноценного квантового компьютера. Своими достижениями IBM поделились на ежегодной American Physical Society.
Ученым удалось уменьшить количество ошибок при передаче данных в элементарных вычислениях, сохраняя при этом целостность квантово-механических свойств кубитов. До создания квантового компьютера пока далеко, и этот процесс может занять от 10 до 15 лет. Однако для IBM те результаты, которых компания достигла уже сейчас, открывают дорогу для экспериментов.
На фото изображен кремниевый чип, состоящий из трех кубитов. Чип установлен на печатную плату и соединен с коаксиальными линиями входа/выхода при помощи проводников (масштаб: 8 х 4 мм). Для масштабируемой архитектуры предусмотрен соответствующий монтаж таких кубитов и резонаторов.
Новизна разработок состоит в использовании сверхпроводящих кубитов вместо привычных кремниевых полупроводников. При этом на сапфировых чипах применяются технологии, ранее разработанные для кремниевых технологий.
На уровне атомов их компоненты (электроны) ведут себя иначе. Они принимают правила квантово-механической физики формирования систем. В этих состояниях квантовыми системами можно манипулировать таким образом, чтобы решать некоторые математические задачи и логические операции на протяжении экспоненциально меньших временных отрезков (сравнивая с обычными машинными вычислениями). Например, квантовый компьютер может работать в разы быстрее с факториалами очень больших чисел (в то время как для обычной электроники подобные задачи излишне ресурсоемкие).
Приведем еще один пример, рассмотрев на этот раз шифрование. Лучшие из многоядерных процессоров позволяют зашифровать или расшифровать 150-значные числа. Но если бы стояла задача в расшифровке 1000-значного числа, то потребовались бы все вычислительные ресурсы мира, чтобы сделать это. У квантового компьютера подобная задача может занять всего несколько часов.
На сегодняшний день известно, что исследованиями в этой области занимается не только IBM, но еще и Калифорнийский и Йельский университеты. Однако в IBM утверждают, что ресурсы для изготовления квантовых вычислительных чипов на самом деле есть только у них.
Текущая точность физических процессов составляет 95%, однако компания стремится выйти на уровень 99%. Это позволит уменьшить количество ошибок до приемлемого для вычислений уровня и даст возможность масштабировать систему в целом, создавая более сложные решения.