Создан самый большой квантовый компьютер в истории

Интеграция Внедрения Инфраструктура Техника
мобильная версия
, Текст: Валерия Шмырова

Американские ученые создали симулятор квантового компьютера на 53 кубита. В качестве кубитов использовались иттербиевые ионы, удерживаемые на месте позолоченными электродами. Модель позволяет изучить явление квантового магнетизма.


Система UMD-NIST

Ученые из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (UMD) и Национального института стандартов и технологий (NIST) США создали модель квантовой системы, состоящей из 53 кубитов. Построенные до этого квантовые симуляторы ограничивались 20 кубитами.

Квантовая модель использует кубиты для имитации сложной квантовой материи. Создание симуляторов кубитов является ключевой задачей на пути создания полноценного квантового компьютера. Симулятор UMD-NIST был создан путем развертывания 53 отдельных иттербиевых ионов, удерживаемых на месте позолоченными «бритвенно острыми» электродами, поясняют авторы проекта.

Ученые утверждают, что в систему можно добавить и больше атомов, тогда число кубитов возрастет. По словам ведущего автора исследования Цзехана Чжана (Jiehang Zhang), вскоре появится возможность контролировать 100 и более кубитов. Результаты своих исследований Чжан с коллегами опубликовали в журнале Nature. Примечательно, что одновременно там же было опубликована работа о 51-кубитной квантовой модели, анонсированной учеными из Гарварда и Массачусетского технологического университета (MIT). В их симуляторе использованы атомы рубидия, ограниченные лазерными лучами.

Особенности модели

Как и все системы кубитов, базирующиеся на ионах, UMD-NIST может работать при комнатной температуре и обычном атмосферном давлении. Кубиты надежно изолированы от влияния окружающей среды.

Ученые из Мэрилендского университета обещают взять под контроль 100 кубитов

«Каждый ионный кубит — это стабильные атомные часы, которые можно полностью воспроизвести», — отмечает профессор физики Кристофер Монро (Christopher Monroe), руководитель команды UMD. «Они эффективно соединены вместе с внешними лазерными лучами. Это означает, что одно и то же устройство может быть перепрограммировано и перенастроено снаружи, чтобы адаптироваться к любому типу квантового моделирования или будущего квантового компьютерного приложения, который появится».

Современные транзисторные компьютеры испытывают сложности, имея дело более чем с двадцатью взаимодействующими квантовыми объектами. Причина заключается в квантовом магнетизме, из-за которого взаимодействие может привести к магнитному выравниванию или смешению конкурирующих интересов. В результате 53 взаимодействующих друг с другом квантовых магнита создают около квадриллионов возможных магнитных конфигурации, и это количество возрастает вдвое с добавлением каждого нового магнита, отмечают разработчики.

Достижения IBM

В ноябре компания IBM сообщила о создании рабочего прототипа 50-кубитного квантового процессора. Это большой шаг вперед по сравнению с предыдущим достижением компании — 17-кубитным квантовым компьютером, представленным в мае. В настоящий момент прототип уже проходит тестирование. В будущем новый компьютер будет доступен пользователям в облаке в рамках проекта IBM Q.

Кроме того, к концу 2017 г. компания планирует сделать доступной для пользователей в облаке 20-кубитную систему. Она позволит осуществлять вычисления при когерентности в 90 микросекунд. Когерентность — это свойство кубитов находиться в нескольких состояниях одновременно, основное свойство квантовых объектов по сравнению с классическими. Чтобы увеличить время когерентности для 20-кубитного процессора в два раза по сравнению с уже доступными пользователям 5- и 16-кубитными моделями, разработчики потратили полгода. На протяжении 2018 г. 20-кубитный компьютер будет дополнительно модифицирован.

В марте 2017 г. IBM запустила проект по созданию первого в мире коммерческого квантового компьютера IBM Q. Компьютер сделали облачным – доступ к нему возможен через IBM Cloud. Инициатива развивается на базе облачной вычислительной платформы IBM Quantum Experience, запущенной в мае 2016 г. в городе Йорктаун Хайтс в США.

Компания сообщает, что за все время существования проекта IBM Q квантовыми вычислениями в облаке успели воспользоваться 60 тыс. пользователей. В общей сложности они осуществили 1,7 млн экспериментов, по результатам которых было опубликовано 35 исследовательских работ. В проекте были зарегистрированы пользователи из 1,5 тыс. университетов, 300 старших школ и 300 частных институтов по всему миру.