Впервые создан «процессор» для квантовых компьютеров размером в один атом
Коллектив ученых из UNSW Sydney (Университета Нового Южного Уэльса) в Австралии во главе с профессором Мишель Симмонс закончил работы по созданию квантового «процессора» (отнесение устройства к категории процессоров условно из-за кардинально различных принципов работы этого устройства и современных компьютерных CPU) на базе атома фосфора, показав на практике способность кубитов (одноатомных квантовых физических битов) взаимодействовать друг с другом уже на расстоянии 16 нанометров. Это демонстрирует так называемое явление «квантовой запутанности». Так появляется возможность создания квантовых компьютеров с гораздо большей производительностью, чем у любых «классических» вычислительных машин.
Квантовая запутанность
Современная массовая вычислительная техника говорит о том, что биты могут принимать только два значения: «1» или «0», в то время как квантовые биты или кубиты могут также находиться в промежуточных состояниях. При этом изменение одного кубита всегда оказывает влияние на состояние связанных с ним соседних элементов. Это явление называется квантовой запутанностью и позволяет построить логический кубит – группу физических кубитов, связанных друг с другом. «Процессор», полученный путем соединения нескольких логических кубитов, может обеспечивать высочайшую производительность, характерную для квантовых компьютеров, а также позволит находить и исправлять ошибки, возникающие в физических кубитах под влиянием внешних факторов.
Ранее считалось, что взаимодействие между физическими кубитами возможно на расстоянии 20 нанометров, но на практике австралийцам удалось добиться этого лишь разместив атомы фосфора в кремнии на расстоянии 16 нанометров друг от друга, сформировав таким образом логический кубит.
Мишель Симмонс не мыслит развития технологий квантовых вычислений без применения принципа «квантовой запутанности»
«Квантовый компьютер, состоящий из 30 таких кубитов превзойдет любые существующие в настоящий момент традиционные вычислительные машины, а 300-кубитный экземпляр обгонит все существующие в мире компьютеры вместе взятые», – отметила Симмонс.
Несмотря на то, что другим исследователям в прошлом удавалось связать кубиты между собой, создать успешно взаимодействующие одноатомные структуры, обеспечивающие более высокую точность и надежность работы, удалось пока только команде Симмонс. По ее мнению, результаты исследования превзошли все ожидания. Полученные данные позволят улучшить действующую модель и ускорить появление прототипов устройств на основе одноатомных кубитов из фосфора. Теперь австралийцы планируют получить действующую модель из 10 связанных кубитов в течение следующих 5 лет.
Технологии квантовых вычислений вызывают огромный интерес не только у научного сообщества, но и у представителей крупного бизнеса. Ведь создание компьютеров, основанных на квантовых технологиях, позволит оптимизировать решение ряда рутинных задач в сферах медицины, криптографии, космоса и прочих. Ранее новостные источники уже сообщали о создании корпорацией Google сверхмощного квантового 72-кубитного компьютера на базе нового процессора Bristlecone, не обладающего свойством квантовой запутанности. В настоящее время рекордсменом по количеству связанных кубитов является работа китайских ученых из Научно-технического Университета Китая, которым удалось создать систему из 10 связанных алюминиевых кубитов в ноябре 2017 г.