Американские физики разработали сверхпроводниковое устройство, способное на несколько порядков ускорять обмен квантовой информацией между квантовыми компьютерами и частицами света.
Это позволит значительным образом ускорить считывание данных из квантовых битов и улучшить коррекцию ошибок в их работе, сообщила пресс-служба Массачусетского технологического института (MIT).
"Наша разработка позволит ликвидировать одно из самых узких мест в работе квантовых компьютеров. Это связано с тем, что между раундами коррекции ошибок нам необходимо проводить замеры промежуточных результатов квантовых вычислений. Ускорение этого процесса приблизит нас к созданию устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров, способных решать полезные для общества задачи", – пояснил научный сотрудник MIT Е Юйфэн, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают Е Юйфэн и ученые, многие физики предполагают, что дальнейшее развитие квантовых компьютеров потребует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе. Подобные сбои неизбежно возникают в работе кубитов, квантовых ячеек памяти и примитивных вычислительных блоков, в результате их взаимодействия с объектами окружающего мира.
За последние годы ученые создали сразу несколько алгоритмов коррекции ошибок и проверили их в работе. Эти опыты показали, что для эффективной реализации этих алгоритмов на практике физикам нужно значительным образом ускорить взаимодействия между вычислительными блоками и фотонами микроволнового излучения, при помощи которых считывается состояние кубитов на промежуточных стадиях вычислений.
Данная необходимость связана с тем, что квантовые ячейки памяти имеют очень небольшое время жизни, из-за чего медленное считывание информации сокращает число операций, которые мог бы совершить квантовый компьютер за одну сессию расчетов. Е Юйфэн и исследователи выяснили, что чтение данных можно резко ускорить при помощи созданной ими цепочки из двух обычных сверхпроводниковых кубитов и особого кубита-квартона, усиливающего нелинейные взаимодействия между фотонами и двумя другими квантовыми ячейками памяти.
Использование квартона позволило ученым подавить значительное число помех, возникающих в процессе чтения кубита, и добиться на порядок более быстрой и при этом корректной передачи квантовой информации из ячеек памяти в частицы света. Будущие версии этого устройства, как прогнозируют исследователи, смогут повысить скорость взаимодействий между микроволновыми фотонами и кубитами еще в несколько раз, что также можно будет использовать для ускорения вычислительных операций внутри самого квантового компьютера.