достижимо ли практическое использование квантовых компьютеров?
2024-10-05
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
5 октября reference news network сообщила, что, согласно сообщению на британском еженедельном сайте new scientist от 30 сентября, некоторые недавние эксперименты показывают, что исследователи смогут разработать полезный квантовый компьютер уже в 2029 году.
согласно отчету, исследователи заявили, что эти последние эксперименты представляют собой ключевую веху и означают, что мы вступаем в новую эру. «внезапно действительно полезные устройства оказались в пределах досягаемости, как никогда раньше», — говорит джейми викари из кембриджского университета в великобритании.
за последнее десятилетие компании, занимающиеся квантовыми вычислениями, в основном сосредоточились на создании все более крупных устройств, постепенно увеличивая количество кубитов в системе. кубиты — это основные единицы квантовой информации, реализуемые посредством физических систем, таких как спин электрона или поляризация фотонов. но кубиты склонны к ошибкам и не могут надежно запускать алгоритмы, используемые в реальном мире.
теперь компании, похоже, обращают свое внимание на создание безошибочных кубитов, известных как логические кубиты. эти физические кубиты могут снизить количество ошибок до достаточно низкого уровня для запуска алгоритмов, соответствующих реальному миру.
«это знаменует собой перезагрузку и новый стандарт для всего, что связано с квантовыми вычислениями», — сказал викари. «это интересно, потому что это момент, когда квантовые компьютеры начинают становиться полезными».
в августе исследователи google опубликовали статью, показывающую, что при создании логических кубитов путем добавления в компьютер дополнительных физических кубитов ошибки не выходят из-под контроля как снежный ком, а переходят порог. после скачка, в принципе, ошибки будут уменьшаться по мере масштабирования системы. идея состоит в том, чтобы распределить информацию по группе кубитов, поэтому, если ошибка произойдет в одном кубите, это не повлияет на общий расчет.
дэн браун из университетского колледжа лондона сказал: «идеальной ситуацией было бы дальнейшее снижение частоты ошибок и улучшение качества кубитов при одновременном масштабировании. делать эти вещи одновременно очень сложно, но что вселяет в меня оптимизм, так это то, что google эксперимент доказательство того, что они пытаются».
однако роберто бондесан из имперского колледжа лондона заявил, что работа google не предполагает выполнение вычислений посредством кубитов — вместо этого исследователи показали, что эти кубиты могут выступать в качестве памяти.
другое исследование, опубликованное в сентябре исследователями microsoft и стартапом квантовых вычислений quantitative quantum computing, объединило кубиты с коррекцией ошибок и вычисления. команда установила различные комбинации кубитов, создав четыре логических кубита, а затем выполнила базовые логические операции в системе, такие как изменение значения кубита с положительного на отрицательное.
«у них меньше циклов исправления ошибок, поэтому их квантовая память имеет более короткое время стабилизации, но ее также можно использовать для выполнения некоторых вычислений», — сказал бондесан.
квантовый компьютер в исследовании microsoft использует другую аппаратную конструкцию, чем у google, используя серию заряженных частиц, захваченных магнитом, а не сверхпроводящие провода.
это позволяет использовать технику исправления ошибок, которая организует кубиты в сложную геометрическую структуру (четырёхмерный гиперкуб). «в принципе, они могут кодировать больше логических кубитов с меньшим количеством физических кубитов. в этом смысле это более эффективно», — сказал бондесан.
другие исследователи показали, как можно исправить ошибки в более альтернативных квантовых компьютерах. бенджамин брок из йельского университета в сша и его коллеги протестировали метод исправления ошибок, называемый бозе-кодированием, который распределяет ошибки по вибрациям квантового компьютера. в этой системе используются не кубиты, а «многомерные кубиты», которые могут принимать больше значений, чем 1 и 0, и теоретически являются более мощными. кроме того, исследователи из группы квантовых вычислений amazon продемонстрировали другой тип бозе-кодирования, называемый «категорическими кубитами», который, как и результаты google, показывает, что по мере масштабирования системы ее ошибки уменьшаются.
«подходы google и microsoft следуют более распространенным квантовым вычислениям на основе кубитов, в то время как бозе-кодирование, представленное в экспериментах йельского университета и amazon, является более новым и исследовательским, но также очень интересным», — сказал браун.
браун сказал, что исправление ошибок работало в ряде различных проектов и экспериментов, предполагая, что предыдущие теоретические результаты могут быть применимы к реальным системам. он сказал: «существует много хороших теоретических идей об отказоустойчивых квантовых вычислениях и исправлении ошибок, но ни одна из них не была доказана, или они были доказаны очень ограниченно или ограничены особыми случаями. ситуация действительно изменилась. за последние несколько лет многое изменилось. мы достигли ряда ключевых этапов, продемонстрировав различные аспекты отказоустойчивых квантовых вычислений».
однако темпы прогресса могут замедлиться, и полностью отказоустойчивая система может остаться недосягаемой, что может разрушить надежды, порожденные оптимистическими сроками google и ibm. «я был бы удивлен, если бы все прошло очень хорошо», — сказал браун. «я думаю, что будут препятствия. каждая из этих платформ будет масштабироваться настолько далеко, насколько сможет, пока не достигнет барьера. трудно предсказать, где возникнут барьеры. (составлено/сюн вэньюань)
