20-ies metų darbo kulminacija: išbandytas mįslingas skaičiavimų metodas leis pradėti kurti galingesnius kvantinius kompiuterius

Mokslininkai, po 20 metų nuoseklaus darbo, pirmą kartą pademonstravo procesą, pavadintą „magiškos būsenos distiliavimu“ loginiuose kubituose (angl. Logical-Level Magic State Distillation). Tai reiškia, kad atsiranda naujos galimybės kurti kvantinius kompiuterius, kurie išvengs klaidų ir bus galingesni už superkompiuterius.

Kvantinės kompiuterijos proveržis

Kvantinių skaičiavimų įmonės „QuEra“, taip pat Harvardo ir Masačiusetso universitetų mokslininkai skelbia, kad jiems pirmą kartą pasaulyje pavyko įgyvendinti mįslingą kvantinių skaičiavimų reiškinį – „magiškos būsenos distiliavimą“ loginiame lygyje, kuris suteiks galimybę, kurti įrenginius, atsparius gedimams.

Šios „magiškos būsenos“ yra iš anksto paruošti kvantiniai elementai, kurie vėliau kaip ištekliai naudojami sudėtingiausiuose algoritmuose ir leidžia kvantiniams kompiuteriams lygiagrečiai apdoroti informaciją. Tuo tarpu pats šių būsenų distiliavimo procesas susijęs su filtravimu, kai aukščiausios kokybės elementai yra išvalomi.

Iki šiol šis procesas buvo taikytas tik paprastiems ir klaidų paveiktiems fiziniams kubitams (taisyklių ir operacijų rinkiniui), kol tuo tarpu loginiai kubitai yra grupė elementų, kurie dalijasi tais pačiais duomenimis, t. y. saugo juos skirtingose vietose, ir yra sukonfigūruoti aptikti ir ištaisyti klaidas, kurios dažnai sutrikdo kvantinių skaičiavimų operacijas.

Naudodami „QuEra“ neutralaus atomo kompiuterį „Gemini“, mokslininkai sugrupavo atomus, apsaugotus nuo klaidų, į loginius kubitus bei distiliavo 5 „magiškas būsenas“ į vieną švarios būsenos elementą, įrodydami, kad distiliavimo procesas šiame lygmenyje gali būti įgyvendintas praktiškai.

Atsivers naujos galimybės

Galingesni kvantiniai kompiuteriai galės atsirasti dėl to, jog teoriškai „magiškos būsenos distiliavimas“ loginiuose kubituose iki šiol nebuvo įmanomas. Dabartiniai kvantiniai kompiuteriai su loginiais kubitais buvo apriboti iki vadinamųjų „Clifford“ operacijų, todėl ir negalėjo aplenkti klasikinių mašininių įrenginių.

Šis atradimas padės kurti didelio masto kvantinius kompiuterius, kurie gebės vykdyti programinius procesus, atsparius „triukšmui“ ir vien tik intelektualaus loginio lygmens pagrindu.

„QuEra“ kvantinių sistemų viceprezidentas dr. Sergio Cantu teigia, kad mokslininkams pavyko įgyvendinti revoliucinį bandymą:

„Loginė „magiškos būsenos distiliacija“ jau seniai laikoma svarbiu etapu, siekiant universalaus kvantinio skaičiavimo. Tai pirmasis eksperimentinis pademonstravimas loginiame lygyje, įgyvendintas naudojant neutralių atomų kvantinį procesorių – tai esminis žingsnis link mastelio didinimo ir klaidoms atsparios kvantinės kompiuterijos.“

Kvantinėje kompiuterijoje pasiekimų netrūksta – mokslininkai sukūrė itin tikslius kvantinius laikrodžius, kurie pranoksta dabartines GPS sistemas, o naujas kvantinės medžiagos elektroninės būsenos keitimo metodas suteiks galimybę kurti iki 1000 kartų greitesnius elektroninius įrenginius.