Как создаются квантовые компьютеры
Квантовые компьютеры состоят из кубитов – единичных элементов, каждый из которых является и ячейкой памяти, и примитивным вычислительным модулем. За счет применения законов квантовой механики мощность квантовых компьютеров растет экспоненциальным образом.
В разработке квантовых компьютеров применяются две идеи: классическая, на основе сверхпроводников, и адиабатическая. В рамках первой можно создать квантовый компьютер с той же логикой, что и традиционный.
В адиабатическом варианте к управлению кубитами применяется аналоговый подход – взаимодействие элементов определяют законы природы, а не приборы или ученые. Создавать такие системы просто, а приспосабливать для решения конкретных нетипичных задач – сложно.
Два в одном
Специалисты Google придумали, как объединить обе идеи, и «оцифровали» адиабатическую квантовую вычислительную систему. В результате они получили квантовый компьютер из девяти кубитов и около 1000 квантовых логических вентилей. Они нужны для задания состояния ячеек памяти и управления их поведением.
Физически кубиты представляют собой полоски сверхпроводника в форме крестов, соединенные кольцами из особых ферромагнитных и антиферромагнитных материалов. В роли вентилей выступают микроволновые излучатели. Если их положение менять, можно гибко задавать алгоритм работы вычислительной системы и менять её структуру, не касаясь физической основы квантового компьютера.
Инженеры внутри квантового компьютера собирали системы из трех, шести, семи, восьми и девяти кубитов, решали различные задачи и пользовались разными методиками поиска ответов.
Следующий шаг – создание механизма коррекции ошибок. Как только он будет разработан, Google сможет построить квантовый компьютер и стать лидером в этой области.