Физики собрали модуль для программирования квантовых алгоритмов — Naked Science

Физики собрали модуль для программирования квантовых алгоритмов

Физики из QuICS разработали программируемый модуль на основе захвата ионов, который позволяет запускать новые алгоритмы для квантовых компьютеров. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

03_22_2013_quantum-chip

Квантовые компьютеры рассматриваются как высокопроизводительная альтернатива традиционным, рабочие прототипы таких машин создаются многими исследовательскими группами. Одним из главных ограничений прототипов является их высокая специфичность: нередко они рассчитаны на выполнение одного алгоритма или на фиксированные модели взаимодействия между квантовыми составляющими. Шагом вперед станет создание квантового компьютера, который в состоянии запускать произвольные алгоритмы.

 

В новом исследовании ученые разработали модель квантового компьютера на пяти кубитах из захваченных ионов. Контроль последних осуществлялся параллельно с помощью лазерных лучей. Для реализации алгоритма кубиты сперва приводились в нужное состояние путем оптической накачки, затем тот же пучок лазера анализировал результат для каждого иона. Одновременно другой, изолированный луч освещал кубиты для активации квантовых логических вентилей.

 

Квантовые логические вентили выполняли роль коммутаторов и транзисторов. Модель QuICS предполагает, что освещение лазером, приводя ионы в движение, интегрирует его с информацией кубита — это позволяет двум любым ионам модуля взаимодействовать между собой через электрическое отталкивание. При этом манипуляции с лазерными импульсами обеспечивают реконфигурацию взаимодействия между кубитами извне.

 

В рамках тестирования авторы выполнили на созданном модуле три разных квантовых алгоритма: алгоритм Дойча — Йожи, алгоритм Бернштейна — Вазирани и квантовое преобразование Фурье (QFT). Результаты показали, что два первых алгоритма успешно осуществлялись модулем на протяжении 90% времени, эффективное выполнение QFT было увеличено до 70%. Динамику связали с остаточными ошибками в квантовых логических вентилях и систематическими ошибками, которые накапливаются по мере вычисления. Подчеркивается, что QFT требует задействования всех пар ионов и, вероятно, является одним из самых сложных квантовых алгоритмов.

 

Описанный подход позволяет повысить число кубитов с пяти до ста. Отдельные модули также можно объединить путем физического перемещения ионов или использования фотонов — для передачи информации между ними. Отличительной чертой разработки стала возможность программирования квантовых алгоритмов, которые прежде никогда не запускались. В ближайшее время исследователи намерены повторить испытания модуля на большем количестве кубитов и представить отчет о коррекции обнаруженных ошибок.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

Вчера, 20:52
Мария Азарова

Проект назвали в честь Галилео Галилея — итальянского ученого эпохи Возрождения, который задействовал разработанный им телескоп для наблюдения за астрономическими объектами, такими как луны Юпитера, кратеры спутника Земли и кольца Сатурна. Пока программа получила финансирование в 1,75 миллиона долларов, но возглавляющий ее профессор Ави Леб надеется на большее.

Вчера, 21:44
Василий Парфенов

Винтокрылый дрон Ingenuity продолжает демонстрировать свою исключительную пользу в качестве инструмента для изучения Марса. Он совершил уже десятый полет, преодолев в сумме 1838 метров, а также разогнался до рекордной скорости и поднялся на впечатляющую высоту.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: