Предложена перспективная архитектура для квантовых компьютеров

Команда исследователей из Института Ватерлоо предложила новую вычислительную модель, которая может стать архитектурой для масштабируемых квантовых компьютеров.

Ученые Андрю Чайлдс (Andrew Childs), Дэвид Госсет (David Gosset) и Зак Уэбб (Zak Webb) предлагают для универсальных вычислений использовать многочастичные квантовые блуждания. В многочастичных квантовых блужданиях частицы «живут» на вершинах графа и могут двигаться между вершинами по соединяющим их ребрам. Более того, соседние частицы могут взаимодействовать между собой.

Традиционно квантовый алгоритм реализуется на регистре из кубитов. В новой модели желаемый квантовый алгоритм может быть реализован с помощью квантовых блужданий кубитов на соответственно выбранном графе без необходимости управления ими. Процесс аналогичен биллиардному вычислителю, где классические логические вентили реализуются на основе столкновений.

Многие предыдущие эксперименты по квантовому блужданию были немасштабируемые. Новая модель, предложенная проф. Чайлдсом и его командой, определяет требования к реализации квантовых блужданий так, что у них появляется потенциальная возможность существенного ускорения вычислений, что прокладывает путь к будущим масштабируемым экспериментам.

Вычисления, основанные на квантовом блуждании, являются перспективными вследствие их универсальности. «В принципе, мы можем проигрывать любой квантовый алгоритм на этой модели», - сказал проф. Чайлдс. В планах группы – исследовать применение модели для разработки новых квантовых алгоритмов и изучить проблемы квантовой вычислительной сложности.