Рoссийскo-aмeрикaнскaя группa физикoв пoд рукoвoдствoм Миxaилa Лукинa, сooснoвaтeля Рoссийскoгo квaнтoвoгo цeнтрa и прoфeссoрa Гaрвaрдскoгo университета, создала программируемый 51-кубитный фотонный компьютер. Это самая сложная подобная система из существующих. Авторы проверили выносливость. Ant. неработоспособность компьютера моделированием сложной системы из множества частиц   — это позволило физикам предсказать иные ранее неизвестные эффекты. Работа принята к публикации в одном из престижных научных журналов, реляция, посвященный разработке, был сделан на конференции   ICQT, которая проходит в сии дни в Москве.

Квантовые компьютеры оперируют особым типом битов   — кубитами. В признак от классических битов, эти логические элементы могут находиться одновременно в состоянии «ноль» и «единица», выдавая при измерении одно из них с известной вероятностью. Сие позволяет разрабатывать принципиально новые алгоритмы вычислений, которые в некоторых случаях оказываются несравненно продуктивнее классических. К примеру, алгоритм Шора   оказался экспоненциально быстрее классических алгоритмов разложения чисел нате простые множители, а алгоритм Гровера   позволяет быстрее находить корни булевых уравнений. Подробнее о квантовых компьютерах есть прочесть в материале   «Квантовой азбуки».  

Существует несколько платформ, на базе которых разрабатываются квантовые компьютеры. Основные   — сие сверхпроводящие квантовые кубиты и холодные атомы в оптических ловушках. Самой сложной программируемой универсальной системой после сегодняшнего дня был компьютер на 17   сверхпроводящих кубитах, разработанный IBM. Авторы новой работы улучшили исход в три раза, создав компьютер на холодных атомах, удерживаемых оптическими пинцетами. По образу отмечает пресс-релиз, это полностью программируемый 51-кубитный квантовый субноутбук.  

Работоспособность системы ученые проверили парой экспериментов: вычислением поведения сложной системы, состоящей из большого числа связанных частиц с через квантового и классического компьютера. Авторы отмечают, что такие задачи чрезвычайно сложны и практически нерешаемы для того традиционных систем. Результаты моделирования не только совпали, но и позволили предсказать неизведанный ранее эффект. Оказывается, при затухании возбуждения в системе могут остаться и закусить язык фактически бесконечно некоторые типы колебаний.  

В ближайшее время исследователи планируют претворить в жизнь на квантовом компьютере классический алгоритм Шора для разложения чисел получи простые множители.  

Интересно отметить, что многие коллективы называют 50   кубитов достаточной системой чтобы демонстрации квантового превосходства   — квантового компьютера, решающего заведомо более сложные задачи, нежели те, которые доступны классическим вычислителям. О планах достигнуть этой отметки к концу 2017   возраст заявляла группа ученых из Google под руководством   Джона Мартиниса.  

Внешний вид оптической ловушки, использовавшейся другим коллективом физиков. Institut für Experimentalphysik

В неуниверсальных квантовых вычислителях годится. Ant. нельзя встретить и большее количество кубитов. К примеру, системы для квантового отжига компании D-wave состоят из тысячи и паче сверхпроводящих кубитов. Однако на них нельзя реализовать классические алгоритмы   — на выдержку, алгоритм Шора. Они подходят лишь для определенного класса задач оптимизации. Тем безграмотный менее, на них уже было показано, что квантовые системы могут превзойти современные компьютеры.

Автор: Владимир Королёв