Создан первый программируемый квантовый компьютер

Физикам из Национального института стандартов и технологий в США впервые удалось собрать простейший программируемый квантовый компьютер. Статья ученых появилась в журнале Nature Physics, а ее краткое изложение приводит New Scientist.

Машина ученых работает с двумя кубитами - квантовыми аналогами бита, которые могут одновременно находиться в двух состояниях. В новой установке эти объекты реализованы как ионы бериллия в миниатюрной (около 200 нанометров) магнитной ловушке. Помимо бериллия в ловушках находятся ионы магния, предотвращающие ненужные вибрации и обеспечивающие стабильность. Ученые заставляли кубиты работать, используя лазерные импульсы в ультрафиолетовом диапазоне.

Чтобы продемонстрировать универсальность своего компьютера, физики отобрали наугад 160 простейших вычислительных программ с участием двух кубитов. Для реализации всех программ потребовался 31 вид лазерных импульсов, каждый из которых обеспечивал работу одного или двух кубитов. Каждая из программ запускалась по 900 раз.

После проведения испытаний, исследователи сравнили полученные результаты, с предсказанными теорией. В результате у них получилось достаточно хорошее согласование. При этом, однако, они отмечают, что пока их компьютер совершает достаточно большое количество ошибок. Так, доля верных ответов составляет около 80 процентов (для нормальной работы необходимо 99,99 процента). По словам ученых, это связано со случайными флуктуациями лазерного источника.

Создатели нового компьютера подчеркивают, что их машина должна стать важной частью будущего полноценного квантового компьютера. Их разработка позволяет, например, достаточно легко выполнять многие рутинные операции.

Квантовые компьютеры - пока существующие только в теории вычислительные машины, работа которых основана на принципах квантовой механики. Считается, что во многих областях применение подобных машин позволит добиться значительных успехов по сравнению с существующими классическими компьютерами. Недавно ученым впервые удалось реализовать квантовый процессор с использованием стандартных технологий производства полупроводниковых чипов.