Проблема масштабирования
Квантовые компьютеры обещают прорыв в медицине, логистике и криптографии, но до сих пор составляющие таких машин плохо «общаются» друг с другом. Существуют методы передачи данных с помощью микроволн, но им требуется громоздкое оборудование, а увеличение числа кубитов в системе создает серьезные помехи для работы устройств.
Решение: два в одном
Для решения этой проблемы российские ученые создали компьютерную модель гибридной системы на основе сверхпроводящих элементов — так называемых адиабатических квантовых параметронов. Эти устройства размером с человеческий волос работают при температурах, близких к абсолютному нулю.
В режиме хранения они действуют как обычные кубиты (базовые ячейки для хранения и обработки квантовой информации), а для передачи информации параметроны переключаются в режим «летающих» кубитов. В этом случае они могут передавать данные по цепочке, словно падающие костяшки домино. Что важно, при этом сохраняется стабильность всей системы даже при помехах.
Практические преимущества нового подхода
Ученые Москвы и Нижнего Новгорода поясняют в своей статье, что их решение имеет целый ряд достоинств. Во-первых, использование параметронов делает установку в 10 раз компактнее существующих аналогов. При этом энергоэффективность системы приближается к уровню современных чипов.
Исследователи также показали, что точность квантовых операций, выполняемых с помощью параметронов, может достигать 99.99%. Все благодаря оптимизации внешнего потокового управления системой.
Технология уже прошла компьютерное моделирование с параметрами, близкими к реальным устройствам «в железе». Следующий шаг, который планируют сделать ученые, создание физического прототипа устройства на параметронах.
Что даст такая разработка?
Достижение российских специалистов поможет сделать квантовые компьютеры более мощными (за счет увеличения количества кубитов) и приближает эру распределенных квантовых вычислений (за счет обмена данными между отдельными машинами).
В ближайших планах ученых интеграция их решения с нейросетями, что будет полезно для выполнения гибридных вычислений.
Разработанная энергоэффективная и компактная система с «летающими» кубитами ускорит переход к практическому использованию квантовых технологий. Она поможет снизить стоимость и упростить масштабирование вычислительных систем, что открывает путь к компактным решениям для передачи и обработки квантовой информации.
Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья авторов разработки вышла в журнале Chaos, Solitons and Fractals.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые удлинили квантовый интернет вдвое благодаря новому подходу в квантовом распределении ключей.
