В России создана новая архитектура для масштабируемых квантовых процессоров

Кубиты-передатчики — специализированные подвижные атомы — переносят квантовую информацию между любыми двумя вычислительными кубитами

Наука и космос213:27

Исследователи из НИТУ МИСИС, МФТИ, «Сколтеха», Российского квантового центра, МГУ и Математического института имени В.А. Стеклова предложили концепцию новой архитектуры квантовых вычислений на основе нейтральных атомов, которая может решить одну из важнейших задач масштабирования таких процессоров.

В текущих системах взаимодействие между удалёнными кубитами осуществляется через последовательность промежуточных атомов, что увеличивает вероятность возникновения ошибок с увеличением количества элементов в процессоре. Новая схема предполагает использование специализированных атомов-передатчиков, способных передавать квантовую информацию между вычислительными кубитами независимо от расстояния между ними.

Согласно предложенной концепции, вычислительные кубиты остаются статичными в массиве оптических ловушек, в то время как подвижные атомы-передатчики перемещаются между ними, получая и передавая квантовые состояния.

Исследователи описали пять вариантов такой архитектуры, различающихся подходами к транспортировке передатчиков: от перемещения в оптических ловушках до схем со свободным полётом атомов и использованием квантовой телепортации.

Как утверждают авторы исследования, наиболее близкой к практической реализации на сегодняшний день является двунаправленная конвейерная схема, для которой уже имеются необходимые экспериментальные технологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A.

Существующие квантовые процессоры на нейтральных атомах напоминают город, в котором можно общаться только с ближайшим соседом. Но чтобы отправить сообщение на другой конец города, нужно передавать его от человека к человеку — и каждый раз смысл будет немного искажаться. Мы предложили схему, в которой число операций фиксированное и не зависит от размера системы, то есть информация минует лишние звенья цепи и доходит в первозданном виде. к.ф.-м.н. Иван Дудинец, научный сотрудник Российского квантового центра.

VerKoИсточники:НИТУ МИСИСНаука и космос2РоссияКубитКвантовый13:27