Пробив в надпреварата за мощни квантови компютри

Квантовите компютри имат потенциала да направят революция в информационните технологии, обработвайки задачи, които дори най-мощните суперкомпютри не могат да решат. Тези проблеми обаче изискват квантови компютри, които разполагат с милиони кубити (квантови битове), докато днешните квантови компютри работят в мащаб около 100 кубита.

Свързването на повече квантови микрочипове може да помогне за преодоляване на ограниченията на днешните машини, но те са ограничени по отношение на скоростта и точността. Най-бързата скорост, която някога е работила, е била 180 кубита, премествани в секунда, с успеваемост от около 94%. Приближаването до 100% точност води до намаляване на скоростта. Изследователи от Университета в Съсекс и Universal Quantum сега демонстрират нов подход към този проблем, който счупи тези рекорди по най-драстичен начин.

Екипите са разработили нов начин за свързване на микрочипове, който те оприличават на пъзел. В обикновения микрочип всички интересни неща се случват в средата. В новата версия краищата са ключовите части, които позволяват да бъдат свързани и да прехвърлят кубити с успеваемост 99,999993 % и скорост 2424 в секунда.

Новият микрочип има електроди, поставени по ръба му, които са толкова добри, че могат да контролират един атом. Подравняването на тези стърчащи електроди е ключът към свързването на микрочиповете с невероятен успех и те могат да бъдат подравнени на всеки ръб - така че няма ограничение колко микрочипа могат да се свържат заедно.

"Ние променяме начина, по който се мащабират квантовите изчисления, като предлагаме решение, което е толкова просто, колкото пъзел, който решавате вкъщи", коментира пред IFLScience водещият автор професор Уинфрид Хензингер (Winfried Hensinger). "Това ви дава възможност по същество да правите всякакви произволни изчисления с толкова кубити, колкото искате, и толкова сложни, колкото искате. Това е фундаментална промяна в начина, по който мащабираме квантовите изчисления."

Грешката е толкова малка, че вече не се налага да се коригира, а скоростта е с цял порядък по-висока от сегашния подход, известен като фотонно свързване. Този метод също има какво да се подобри още, въпреки че е повече от достатъчно добър, за да бъде използван тук и сега.

"Вероятно можем да добавим още един порядък [към скоростта]. Но това е достатъчно добро за устойчиви на грешки квантови изчисления. Това не е принципно доказателство или "в бъдеще ще можем..." Тези цифри са достатъчни точно сега, в сегашния им вид. Не е необходимо да се променя каквото и да било", обяснява професор Хенсингер.

Справка: Akhtar, M., Bonus, F., Lebrun-Gallagher, F.R. et al. A high-fidelity quantum matter-link between ion-trap microchip modules. Nat Commun 14, 531 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-022-35285-3 

Източник: Major Breakthrough Paves The Way For Powerful Quantum Computers Today, IFLScience