Кубитный курьер: в России разработали архитектуру масштабируемых квантовых процессоров
Учёные НИТУ МИСИС, МФТИ, «Сколтеха», Российского квантового центра, МГУ и Математического института имени В.А. Стеклова предложили концепцию новой архитектуры квантовых вычислений на нейтральных атомах, которая может решить одну из ключевых проблем масштабирования таких процессоров.
Четырехкубитныи квантовыи процессор. Изображение: НИТУ МИСИС Четырехкубитныи квантовыи процессор. Изображение: НИТУ МИСИС В существующих системах взаимодействие между удалёнными кубитами осуществляется через цепочку промежуточных атомов, что увеличивает вероятность ошибок по мере роста числа элементов в процессоре. Новая схема предполагает использование специальных атомов-передатчиков, способных переносить квантовую информацию между вычислительными кубитами независимо от расстояния между ними.
Согласно предложенной концепции, вычислительные кубиты остаются неподвижными в массиве оптических ловушек, а подвижные атомы-передатчики перемещаются между ними, принимая и передавая квантовые состояния.
Исследователи описали пять вариантов такой архитектуры, различающихся способом транспортировки передатчиков: от перемещения в оптических ловушках до схем со свободным полётом атомов и использованием квантовой телепортации.
По словам авторов работы, наиболее близкой к практической реализации сегодня является двунаправленная конвейерная схема, для которой уже существуют необходимые экспериментальные технологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A.
Существующие квантовые процессоры на нейтральных атомах напоминают город, в котором можно разговаривать только с ближайшим соседом. Но чтобы отправить сообщение на другой конец города, придётся передать его от человека к человеку — и каждый раз смысл будет немного искажаться. Мы предложили схему, в которой число операций фиксировано и не зависит от размера системы, то есть информация минует лишние звенья цепи и доходит в первозданном виде.
к.ф.-м.н. Иван Дудинец, научный сотрудник Российского квантового центра.
© iXBT
