Австрийские физики разработали новую архитектуру для построения универсальных квантовых компьютеров, которая позволяет сократить число физических кубитов для расчета сложных математических задач. Об этом сообщила пресс-служба Инсбрукского университета.
«Эта архитектура была изначально разработана для решения проблем оптимизации. В процессе ее создания мы максимально упростили ее для того, чтобы решать задачи максимально быстро. К примеру, в нашей системе физические кубиты кодируют не одиночные биты данных, а относительное расстояние между ними. Это избавляет нас от проблемы взаимодействия между всеми ячейками памяти», – заявил профессор Инсбрукского университета (Австрия) Вольфганг Лечнер.
Квантовыми компьютерами называют особые вычислительные устройства, чья мощность растет очень быстро благодаря применению принципов квантовой механики в их работе. Они состоят из так называемых кубитов – ячеек памяти и примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе одновременно и ноль, и единицу.
Как правило, кубиты могут находиться в таком состоянии крайне ограниченное время, так как случайные взаимодействия с объектами окружающего мира могут разрушить то квантовое состояние, в котором они находятся, и разорвать связи, объединяющие их с соседними квантовыми ячейками памяти. Это одно из главных препятствий для создания сложных вычислительных машин, содержащих несколько сотен или тысяч кубитов любых типов.
Профессор Лечнер и его коллеги разработали необычный подход, который позволяет решить эту проблему при помощи новой архитектуры для построения универсальных квантовых компьютеров. Под последним словом ученые понимают квантовые вычислительные машины, проводящие расчеты по тем же логическим принципам, что и обычные компьютеры.
Австрийские физики обнаружили, что такие вычислительные системы можно построить на базе математического принципа четности, в соответствии с которым большинство физических кубитов системы кодирует не логические биты, а контрольную сумму, своеобразное расстояние между соседними ячейками информации. Это позволяет проводить некоторые типы двухкубитных логических операций на одном физическом кубите, а также защищает ячейки памяти от помех.
Это можно реализовать на любом физическом квантовом компьютере, в том числе на машинах на базе ионов, сверхпроводников, фотонов и холодных атомов. В соответствии с расчетами ученых, созданный ими подход позволит заметно ускорить многие сложные квантовые вычисления, в том числе преобразования Фурье и взлом шифров при помощи алгоритма Шора.
По словам исследователей, они уже сейчас работают над воплощением этой архитектуры в жизнь на экспериментальном квантовом компьютере, который разрабатывается в Инсбрукском университете. Успешная проверка работы этого подхода для проведения квантовых вычислений расширит сферу практической применимости уже существующих многокубитных систем, подытожили ученые.