Квантовые компьютеры и достижение IBM



Когда дело касается квантовых компьютеров, исследователи в основном сходятся во мнении, что прежде, чем подобное будет реализовано, предстоит решить ряд проблем.

И прогресс не стоит на месте – одна из исследовательских групп, группа Чоу, поделилась своим прогрессом в борьбе с одной из проблем с помощью разработки способа нахождения ошибок на решетке сверхпроводящих квантовых битов. Не секрет, что если в исходных данных, что хранятся на любом классическом компьютере, будет ошибка – результаты вычислений можно легко утилизировать, ибо они будут неправильными. Однако ошибки не так легко встретить в транзисторах, которые используются для сборки классических компьютеров, а если они и попадаются – то вскоре в автоматическом режиме исправляются разного рода схемами коррекции ошибок.

Квантовый компьютер

У квантовых компьютеров иная история. Кубиты оказались весьма чувствительны к ошибкам, могут повредиться от тепла, их даже способны затрагивать бродячие электромагнитные волны. Кроме того, их может повредить шум окружающей среды. В информации, которая хранится в стандартном компьютере, может возникнуть ошибка одного типа, так называемый бит-флип. Бит-флипом называется ситуация, когда 0 переворачивается в 1, или наоборот. Кубит так же может страдать от перевернутых битов и фазовых ошибок.

Схема обнаружения ошибок, предложенная IBM, основывается на технике, названной поверхностный код.

С ее помощью квантовая информация распространяется по многим кубитам. Два измерительных кубита сопряжены с парой кодовых, которые также известны, как кубиты данных. Один из измерительных кубитов выявляет, где произошла ошибка бит-флип, другой измерительный кубит ищет фазовый флип, и все это происходит без измерения кубитов напрямую. И все же, коррекция ошибок – лишь одно из препятствий, что стоит на тернистом пути разработки квантового компьютера. Но коррекция ошибок — лишь одно из множества препятствий на трудном пути разработки квантового компьютера, ибо, как оказалось, чем дальше в квант погружались исследователи, тем больше проблем встретилось на их пути. В частности, в этот длинный список входит сложность когеренции. Показателем качества кубитов можно назвать время когерентности – то, как долго в нем сохраняются квантовые свойства. Каждый надежный и функциональный квантовый компьютер должен обладать долгим когерентным временем, но случится это не скоро. Наример, еще в 2014 году был установлен рекорд в 35 секунд – именно столько времени сохраняли свои квантовые свойства новые типы кубитов.

Чтобы достичь большого уровня когерентности, кубиты должны находиться не только в изоляции от внешнего мира, но и пребывать там в минусовой температуре. Изоляция, в свою очередь, затрудняет управление компьютером, снижая эффективность работы - hp switches.

Таким образом достижения одновременно контроля и когерентности требует огромных усилий и вложений. Например, чтобы создать долгоживущий кубит, австралийские ученые проводили манипуляции с атомом фосфора, погребенным в кремниевом кристалле. Происходило это с использованием высокочастотных колебательных генераторов магнитного поля, которые обошлись в 100 000 долларов! Впрочем, сколь высокотехнологичными ни казались бы исследования и их результаты, никому так и не удалось пока выполнить больше, нежели несколько квантовых операций на горстке кубитов, пока позволяло время когерентности. Прискорбно, что чем больше кубитов связано между собой, тем больше вероятность того, что квантовый компьютер поведет себя как классический - а сложные проблемы можно решить только большим количеством кубитов. Своеобразный замкнутый круг.

И все же группа Чоу с оптимизмом смотрит в будущее и на грядущие препятствия. Ученые полагают, что большинство проблем, что стоят на пути квантовых компьютеров, будут решены в следующие несколько лет, и вскоре каждый компьютер, что используется людьми для исследований и науки, шифрования данных и просто развлечения в интернете – станут еще одной ступенью на пути к квантовому скачку.






Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением

Сумма: код подтверждения