Создан прототип программируемого квантового процессора

Ученые Американского национального института стандартов и технологий (NIST) разработали первый универсальный программируемый квантовый процессор, который умеет работать с любой программой для двух кубитов. Данный процессор может стать модулем будущего квантового компьютера, который (теоретически) способен решать задачи, пока недоступные для современных вычислительных систем.

В теории квантовых вычислений любой алгоритм с использованием произвольного числа кубитов можно реализовать на основе одно- и двухвходовых квантовых вентилей. Ранее возможности прототипов двухкубитных квантовых процессоров были ограничены отдельными наборами бесконечного множества элементарных операций.

В предложенном прототипе носителями информационного состояния служили два иона бериллия, размещенные в электромагнитной ловушке, для охлаждения системы использовались два иона магния. Чтобы подтвердить универсальность, с помощью генератора случайных чисел, было выбрано 160 последовательностей операций, каждая из этих «программ» была выполнена по 900 раз (на выполнение одной требовалось примерно 37 мс).

Результаты работы квантового компьютера сравнивали с моделью идеальной системы, рассчитанной на ПК. В ходе эксперимента удалось показать, что точность работы процессора составляет 79%, а отдельных логических операций – более 90%. По мнению ученых, точность можно повысить за счет оптимизации геометрии эксперимента и повышения точности лазера, использованного для кодирования.

Исследования проводились при поддержке Агентства передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA), Агентства национальной безопасности, и IARPA. Результаты опубликованы в журнале Nature Physic.