Инженеры и ученые компании Google создали прототип универсальной системы квантовых вычислений, которая работает благодаря комбинации сверхпроводников и так называемых адиабатических квантовых систем, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

"Если добавить к этой системе механизм коррекции ошибок, то тогда наш подход позволит создать универсальный алгоритм, который станет основой для неограниченно масштабируемого квантового компьютера", — заявил Алиреза Шабани (Alireza Shabani), сотрудник компании Google, чьи слова приводит журнал Nature.

Квантовые компьютеры представляют собой особые вычислительные устройства, чья мощность растет экспоненциальным образом благодаря использованию законов квантовой механики в их работе. Все подобные устройства состоят из кубитов — ячеек памяти и одновременно примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе одновременно и ноль, и единицу.

Сегодня существует два основных подхода к разработке подобных устройств – классический и адиабатический. Сторонники первого из них пытаются создать универсальный квантовый компьютер, кубиты в котором подчинялись бы тем правилам, по которым работают обычные цифровые устройства. Работа с подобным вычислительным устройством в идеале не будет сильно отличаться от того, как инженеры и программисты управляют обычными компьютерами.

Ему противостоят так называемые адиабатические квантовые компьютеры, в которых используется не "цифровой",  а аналоговый подход к управлению поведением кубитов. По сути, в таком устройстве их взаимодействием "дирижируют" не ученые или приборы, а силы природы. Подобные вычислительные системы гораздо проще создавать, однако они работают относительно медленно и их крайне сложно приспосабливать для решения нетипичных для них задач и увеличивать их размеры и мощность.

Инженеры и ученые Google под руководством Шабани нашли способ объединить плюсы этих двух подходов, "оцифровав", как выражаются авторы статьи, адиабатическую квантовую вычислительную систему. Их квантовый компьютер состоит из девяти кубитов и примерно тысячи квантовых логических вентилей, которые задают состояние этих ячеек памяти и управляют их поведением и "взаимоотношениями" друг с другом.

Роль кубитов играют небольшие полоски из сверхпроводников в виде крестов, которые соединены друг с другом кольцами из особых ферромагнитных и антиферромагнитных материалов. Роль логических вентилей играют особые излучатели микроволнового излучения.  Меняя положение этих вентилей, ученые могут гибко задавать алгоритм работы вычислительной системы и менять ее устройство, не внося изменения на "железном" уровне.

Используя эти вентиля, сотрудники Google собрали внутри этого квантового вычислителя системы из трех, шести, семи, восьми и девяти кубитов, решавшие различные задачи и пользовавшиеся разными алгоритмами для поиска ответа. Как надеются исследователи, созданная ими система станет основой для универсальных квантовых компьютеров будущего, что поможет Google стать лидером в этой сфере.

Источник: http://ria.ru/science/20160609/1444955733.html