Новый квантовый процессор и кутриты
В эту среду компания-разработчик квантовых компьютеров Rigetti объявила о ряде интересных аппаратных разработок. Во-первых, у пользователей теперь есть доступ к чипу нового поколения — Aspen-11. Данный чип обладает повышенной производительностью и состоит из 40 кубитов. Да, это намного меньше, чем у 100-кубитного чипа IBM, но конкурентоспособность мало пострадала: у частных (private) тестеров есть доступ к 80-кубитной версии, полученной посредством соединения двух чипов.
Отдельно компания заявляет, что сейчас она экспериментирует с предоставлением тестерам доступа к третьему энергетическому состоянию кубитов, преобразовывающему их в кутриты. Если кутриты будут вести себя последовательно (consistent), с их помощью можно будет обрабатывать значительно больше данных, используя то же оборудование.
Быстрее и лучше
Для обычных процессоров развитие обычно заключается в росте тактовой частоты и количества ядер, а также в снижении энергопотребления. Для квантовых компьютеров одним из наиболее важных показателей является частота ошибок, поскольку кубиты, в отличие от обычных битов, могут терять информацию о своем состоянии. Rigetti утверждает, что у Aspen-11 ошибки считывания кубита стали возникать вдвое реже.
Аналогом тактовой частоты у квантовых компьютеров служит скорость передачи сигналов, принуждающих (induce) кубиты к выполнению операций. В Aspen-11, по данным компании, скорость работы выросла в 2,5 раза. Этот показатель очень важен из-за вышеупомянутой склонности к потере состояния с течением времени. Чем больше операций удастся втиснуть в заданный промежуток времени, тем больше вероятность успеть выполнить вычисления до того, как возникнет ошибка
Все это, плюс увеличение количества кубитов — эволюционные улучшения, характерные для всех разработок в области квантовых вычислений. А 80-кубитный Aspen-M может представлять собой более значительный прогресс, поскольку является сборной конструкцией из двух чипов
Несмотря на свою малую величину, кубиты заметно превосходят в размерах традиционные вычислительные компоненты. Сигналы, которые управляют кубитами, считывают с них и записывают на них данные также требуют больших соединений (connections) с процессором. Именно это ограничивает число кубитов, которое возможно разместить на одном чипе. Такие же проблемы и у альтернативных технологий, таких кубиты на пойманных ионах. По этим причинам некоторые компании уже начали говорить о необходимости соединения (bridge) нескольких чипов для увеличения числа кубитов.
Если компания Rigetti действительно решила проблему соединения чипов, то одно из важнейших технических препятствий на пути развития квантовых компьютеров можно считать устранённым. А если это решение может быть масштабировано на большее число чипов, то перед нами открывается путь к быстрому увеличению числа кубитов.
А что там по кутритам?
В своём блоге компания сообщает, что предоставляет экспериментальный доступ к новой конфигурации оборудования. Все квантовые компьютеры, доступные в настоящее время, построены на кубитах. Они могут принимать значения, включающие два состояния и суперпозицию всех возможностей между ними. Очевидно, что система с тремя состояниями обеспечивает заметно большую мощность.
Почему никто до сих пор это не реализовал? Для трансмонов — аппаратуры, используемой Rigetti, IBM и Google — проблема заключается в том, что энергетические уровни состояний, доступных после первых двух, разделены постоянно уменьшающимся (ever-shrinking) количеством энергии. Так, разница 1 и 2 гораздо меньше, чем между 1 и 0, а после 2 ситуация становится ещё печальнее. Для детали, и без того чувствительной к зарядовому шуму (charge noise), трудно обеспечить уровень контроля, необходимый для работы более высоких уровней.
Но Rigetti таки смогла обеспечить программируемый доступ к одному из высокоэнергетических состояний, модифицировав своё ПО. Насколько это новшество окажется полезным в реальности? Для ответа на этот вопрос придётся подождать окончания испытаний. Однако, даже если кутриты вдруг окажутся малополезными, они, вероятно, смогут вновь вернуться на сцену по мере совершенствования аппаратуры и алгоритмов.
