Найден способ в миллионы раз снизить энергопотребление квантовых компьютеров

Ученые из Университета Аалто в Финляндии разработали технологию, которая может значительно упростить использование сверхбыстрых квантовых компьютеров для решения реальных задач. Статья об этом опубликована в издании Nature.

Квантовые компьютеры — новое поколение вычислительных машин. Для передачи и обработки данных они используют явления квантовой механики, такие как квантовая спутанность и суперпозиция. В отличие от классических компьютеров, квантовые устройства оперируют не битами, принимающими значение 0 или 1, а кубитами — квантовыми разрядами, которые могут иметь оба эти значения одновременно. Благодаря этому квантовое устройство способно обрабатывать огромное количество данных единовременно.

В октябре прошлого года компания Google объявила, что достигла «квантового превосходства» — уровня, при котором квантовый компьютер превосходит классический. Квантовый процессор Google Sycamore всего за 200 секунд провел вычисления, на выполнение которых обычному суперкомпьютеру потребовалось бы 10 тысяч лет.

Безусловно, это прорыв в области вычислений, однако в работе Google Sycamore было слишком много ошибок. Эти погрешности в основном вызваны дефектами измерения энергетического состояния, данные о котором хранятся в памяти машины. Возможность точно измерить уровни энергии кубитов — центральный элемент устойчивого функционирования квантового компьютера, но до сих пор для этого требовались сложные схемы и огромное количество энергии.

Авторы новой работы обнаружили, что болометр — прибор для измерения энергии излучения, содержащий графен — может измерять энергетическое состояние кубитов, экономично расходуя энергию. Применение болометров позволит снизить энергопотребление квантовых компьютеров в миллионы раз.

Финские ученые подали заявку на грант, чтобы на выделенные деньги построить квантовый компьютер с использованием технологии графеновой болометрии. Они надеются, что их открытие станет шагом к появлению квантовых компьютеров, способных эффективно решать практические задачи. По словам руководителя исследований Микко Моттонена, «жизнеспособная машина» с достаточно низким уровнем ошибок в работе появится через несколько лет.

Ранее мы писали о том, что в Google провели первую квантовую симуляцию химической реакции, а физики из Университетского колледжа Лондона не смогли объяснить странное поведение частиц позитрония