A Программа DARPA заявляет о большом прорыве в области квантовых вычислений. Программа «Оптимизация с помощью квантовых устройств промежуточного масштаба с шумом» (ONISQ) создала первую в мире квантовую схему с логическими квантовыми битами (кубитами).
Основанные на концепциях, которые кажутся волшебством или безумием, квантовые вычисления могут произвести революцию в компьютерах, какими мы их знаем. Используя квантовые эффекты и некоторую относительно сложную математику, квантовые вычисления могут ускорить обработку информации на несколько порядков по сравнению с классическими вычислениями и раздвинуть границы искусственного интеллекта, биохимии, криптографии и многих других областей.
Все это очень впечатляет, но все спотыкается на пороге, потому что вывести квантовые вычисления за рамки экспериментальной фазы оказалось довольно сложно. Частично причина в том, что квантовые вычисления имеют очень высокий уровень ошибок, что неудивительно, поскольку принцип основан на том факте, что вместо двоичного числа единиц и нулей в классических вычислениях что-то может быть единицей, нулем или тем и другим одновременно. в то же время.
Хитрость заключается в том, чтобы найти способ превратить эти склонные к ошибкам или «шумные» процессоры во что-то более практичное, объединив их с классическими системами. В случае с DARPA это включало в себя сосредоточение внимания на решении проблем оптимизации, подобных тем, которые возникают в обороне и промышленности, путем разработки логических кубитов, которые представляют собой абстракцию более высокого уровня, действующую как квантовые алгоритмы и основанные на кубитах Ридберга, представляющих собой физические компоненты, которые действовать как квантовая система с двумя состояниями.
«Ридберговские кубиты обладают тем полезным свойством, что они однородны по своим свойствам – это означает, что каждый кубит неотличим от другого по своему поведению», – сказал доктор Мукунд Венгалатторе, менеджер программы ONISQ в Управлении оборонных наук DARPA. «Это не относится к другим платформам, таким как сверхпроводящие кубиты, где каждый кубит уникален и, следовательно, не взаимозаменяем.
«Однородность ридберговских кубитов позволяет им быстро масштабироваться, а также позволяет легко манипулировать ими и перемещать их с помощью лазеров в квантовой схеме. ошибок по всему чипу. Теперь можно представить себе динамическую реконфигурацию кубитов на квантовом чипе, где вы больше не ограничены последовательным процессом запуска квантовых схем.
«Теперь вы можете переносить целые коллекции кубитов, все они из одного места схемы в другое место схемы с помощью лазерного пинцета выполняют операцию, а затем возвращают их туда, где они были изначально. Динамически реконфигурируемые и переносимые логические кубиты Ридберга открывают совершенно новые концепции и парадигмы для проектирования и создания масштабируемых процессоров квантовых вычислений».
В настоящее время DARPA соединило 48 логических кубитов, но для достижения уровня сложности, необходимого для практических квантовых компьютеров, потребуется гораздо больше. Однако это будет гораздо меньше тех миллионов, которые первоначально предполагались для создания отказоустойчивого квантового компьютера.
«Если бы кто-нибудь предсказал три года назад, когда стартовала программа ONISQ, что Ридберг [возбужденный атом с один или несколько электронов с очень высоким главным квантовым числом] нейтральные атомы могли бы функционировать как логические кубиты, никто бы в это не поверил», — сказал доктор Гвидо Зуккарелло, технический советник DARPA. «Это способ DARPA сделать ставку на потенциал этих менее изученных кубитов наряду с более хорошо изученными ионами и сверхпроводящими цепями. В качестве исследовательской программы ONISQ дала исследователям свободу действий для изучения уникальных и новых приложений, выходящих за рамки просто оптимизации. В результате команда под руководством Гарварда смогла гораздо больше использовать потенциал этих ридберговских кубитов и превратить их в логические кубиты, что является очень важным открытием».
