" Группа исследователей, финансируемая Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) и возглавляемая учеными Гарварда при поддержке QuEra Computing, Массачусетского технологического института, Принстона, Национального института стандартов и технологий США и Университета из Мэриленда — утверждают, что создали первый в своем роде процессор, который может произвести революцию в области квантовых вычислений.
Когда инсайдеры отрасли говорят о будущем, в котором квантовые компьютеры смогут решать проблемы, которые не могут решить классические бинарные компьютеры, они имеют в виду так называемое «квантовое преимущество».
Чтобы достичь этого преимущества, квантовые компьютеры должны быть достаточно стабильными, чтобы их можно было масштабировать по размеру и возможностям. В целом эксперты по квантовым вычислениям считают, что самым большим препятствием для масштабируемости систем квантовых вычислений является шум.
В исследовательской работе команды Гарварда под названием «Логический квантовый процессор на основе реконфигурируемых массивов атомов» описывается метод, с помощью которого процессы квантовых вычислений могут выполняться с устойчивостью к ошибкам и способностью преодолевать шум.
«Эти результаты знаменуют появление ранних квантовых вычислений с коррекцией ошибок и прокладывают путь к крупномасштабным логическим процессорам», – говорится в статье.
Шумные кубиты
Инсайдеры называют нынешнее состояние квантовых вычислений эрой шумных квантов среднего масштаба (NISQ). Эту эпоху определяют квантовые компьютеры с числом менее 1000 кубитов (квантовая версия компьютерного бита), которые, по большому счету, являются «шумными».
Шумные кубиты представляют собой проблему, поскольку в данном случае это означает, что они склонны к сбоям и ошибкам.
Команда из Гарварда утверждает, что достигла «ранних квантовых вычислений с исправлением ошибок», которые преодолевают шум в первых в мире масштабах. Однако, судя по их статье, полной коррекции ошибок они еще не достигли. По крайней мере, не так, как полагает большинство экспертов.
Погрешности и измерения
Квантовые вычисления сложны, потому что, в отличие от классического компьютерного бита, кубиты практически теряют свою информацию при измерении. И единственный способ узнать, произошла ли ошибка в расчетах данного физического кубита, — это измерить его.
Полная коррекция ошибок повлечет за собой разработку квантовой системы, способной идентифицировать и исправлять ошибки по мере их возникновения в ходе вычислительного процесса. До сих пор эти методы было очень трудно масштабировать.
Процессор гарвардской команды вместо исправления ошибок во время вычислений добавляет этап обнаружения ошибок постобработки, на котором ошибочные результаты выявляются и отклоняются.
Это, согласно исследованию, открывает совершенно новый и, возможно, ускоренный путь масштабирования квантовых компьютеров за пределы эпохи NISQ и в сферу квантовых преимуществ.
Хотя работа является многообещающей, в пресс-релизе DARPA указано, что для «решения любых больших проблем, предусмотренных для квантовых компьютеров», потребуется как минимум на порядок больше, чем 48 логических кубитов, использованных в экспериментах команды.
Исследователи утверждают, что разработанные ими методы должны быть масштабируемы для квантовых систем с более чем 10 000 кубитов.
