Новости

Google о квантовом превосходстве

Google о квантовом превосходстве

Квантовое превосходство – это рубеж, за которым квантовый компьютер начнет решать задачи, недоступные классическому. Задача – найти необходимое число квантовых битов и создать условия для их работы. Google планировала показать 49-кубитный чип до конца 2017 года.

Сложность состоит в том, что для поддержания квантового состояния нужны особые условия: температура -270ׄ°C и полная изоляция – стоит чихнуть и всё пропало. Поэтому физики ищут способ создать условия для работы большого количества кубитов. Действительно ли квантовое превосходство так далеко и недостижимо? Давайте разбираться.

Чарльз Нейл (Charles Neill) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре вместе с Педрамом Рушаном (Pedram Roushan) из Google показали первую экспериментальную версию машины.

Кубиты: что такое и как работают

Чтобы выбраться из лабиринта, квантовый компьютер пойдет по всем тропинкам сразу. Классический бы перебирал пути один за одним. Преимущество кубитов в том, что они могут находиться в состоянии суперпозиции: 1 и 0 одновременно. А обычные биты – либо, 1 либо 0.

Сколько нужно кубитов, чтобы переплюнуть самый мощный кремниевый чип? Математика простая: 2 кубита – это 4 значения одновременно, три кубита – 8 значений, а девять – 512 значений одновременно. Другими словами, возможности растут экспоненциально.

Чтобы превзойти обычный компьютер, много кубитов не нужно. 50 – это уже 10 000 000 000 000 000 значений. Классическому компьютеру понадобится память в петабайты для сохранения такого числа.

Кубиты получаются из элементарных частиц: протоны можно поляризовать одновременно вертикально и горизонтально, ядра атомов могут вращаться одновременно как вверх, так и вниз, электроны могут двигаться по двум траекториям одновременно. Физики экспериментируют со всеми этими системами для квантовых вычислений.

Сверхпроводниковые кубиты

Для квантовой системы Нейл и Рушан выбрали сверхпроводниковый кубит. Это металлическая петля, охлажденная до низких температур. Стоит подать через неё ток, и он будет течь всегда и в оба направления одновременно. Физики называют это сверхпроводимостью.

Сверхпроводниковые кубиты легко измерять, ими легко управлять. Если они находятся рядом, то могут связываться в петли. Из эксперимента Нейла и Рушана понятно, что если связать 9 соседних петель, то кубиты представляют 512 значений одновременно.

Сложности масштабирования

Физики опасаются, что чем больше значений, тем больше будет и ошибок. Эксперименты показали обратное: рост количества ошибок настолько низкий, что создать рабочую суперпозицию с 60 кубитами – вполне реально.

Как на деле поведет себя система с 50 кубитами – пока неизвестно. Если она не будет работать, достижение квантового превосходства откладывается на неоправленный срок. Если же эксперимент удастся – можно будет говорить о том, что квантовый компьютер – новый технологический прорыв.

 

Узнать больше на Quantum Technology Conference ►►►