Поделиться
Российские физики разработали способ ускорения квантовых вычислений
Российские физики разработали подход, который позволит ускорять выполнение логических операций с участием сразу трех кубитов при работе квантовых компьютеров на базе сверхпроводников. Это позволит выполнять более сложные алгоритмы на подобных вычислительных машинах. Подход позволяет частично обойти одну из главных проблем, мешающих проведению сложных вычислений.
Новый подход
Российские физики разработали подход, который позволит ускорить проведение логических операций с участием трех кубитов, квантовых битов, при работе квантовых компьютеров на базе сверхпроводников. Это позволит исполнять более сложные алгоритмы на подобных вычислительных машинах, сообщила пресс-служба Национального исследовательского технологического университета (НИТУ) «МИСИС» в начале мая 2024 г.
Ученые разработали метод, который позволяет частично избежать проблемы деградации кубитов на квантовых компьютерах из-за короткой жизни, вызванной воздействием окружающей среды. Этот подход открывает перспективы для более устойчивых и надежных вычислений на квантовых устройствах, минимизируя риск потери данных и нарушения связей между кубитами, тем самым повышая эффективность работы таких устройств.
«Многокубитные операции позволяют ускорить и повысить точность алгоритмов. Наше предложение использует наработки, уже проверенные на двухкубитных операциях, для увеличения количества запутываемых кубитов до трех за одну операцию, для чего используются два разных типа сверхпроводящих кубитов и микроволновые импульсы», - пояснил инженер из НИТУ «МИСИС» Григорий Мажорин.
Работа российских и зарубежных ученых в области квантовых технологий позволяет продвигаться вперед в разработке и улучшении квантовых вычислений, сообщает ТАСС. Новый подход к исполнению логических операций с участием нескольких кубитов, предложенный исследователями из НИТУ «МИСИС» и Российского квантового центра, открывает новые возможности для использования квантовых систем в различных областях.
Оптимизация работы квантовых компьютеров
Исследование российских ученых связано с операцией управляемого вращения, которая позволяет менять состояние кубитов в квантовых ячейках памяти в зависимости от информации в других ячейках. Ученые из НИТУ «МИСИС» показали наглядно, что такую процедуру можно выполнять за всего 44 наносекунды для двух ячеек, используя протокол и флаксониумовые кубиты.
Недавно физики выяснили, что этот же подход можно использовать и для проведения операции управляемого вращения с участием сразу трех кубитов, если использовать для ее проведения не только флаксониумовые кубиты, но и один так называемый трансмонный кубит, еще один тип сверхпроводящих ячеек квантовой памяти. Применение трансмонных кубитов в качестве соединительного элемента может снизить паразитные эффекты и повысить эффективность операции, открывая новые возможности для создания более сложных и надежных квантовых систем.
Разработанный исследователями подход к проведению CCZ-операций в течение 95 наносекунд с почти 100% успешностью обещает значительно ускорить работу сверхпроводящих квантовых компьютеров, позволяя им проводить большее число операций, пока кубиты остаются стабильными. Это инновационное достижение может иметь значительное воздействие на развитие квантовых технологий и вычислительной мощности.
Обработка данных квантовыми компьютерами
С 2000 по 2024 гг. компьютерный мир добился значительного прогресса в области квантовой обработки. Крупные игроки, такие как IBM и Google, а также новые конкуренты, такие как IonQ и PASQAL, стремятся сделать квантовые процессоры доступными для потребителей. Квантовые компьютеры показали, что они могут обрабатывать определенные задачи экспоненциально быстрее, чем классические компьютеры. В конце 2019 г. Google заявила, что с помощью квантового компьютера ей удалось решить проблему, на решение которой у самого быстрого в мире суперкомпьютера уйдет 10 тыс. лет, всего за 200 секунд.
На атомном уровне частицы ведут себя иначе, чем в обычном мире, который люди знают. Такое поведение может придать им определенные свойства, которые мы сможем использовать в цифровой обработке. В квантовой механике есть субатомные частицы, называемые кубитами (квантовыми битами). Есть несколько способов создания этих частиц. Например, можно создать квантовое состояние, возбуждая ион или поляризуя фотон с помощью электромагнитного поля.
Кубиты могут находиться в нескольких состояниях одновременно, то есть в один или ноль одновременно. Это называется суперпозицией. Кроме того, кубиты могут вести себя таким образом, что состояние одного кубита невозможно определить независимо от другого. Это называется квантовой запутанностью. Суперпозиция и квантовая запутанность - это свойства, которые квантовые компьютеры используют для достижения своих экспоненциальных вычислительных возможностей.
Короткая ссылка
