Учёные из России и Канады нашли способ упростить архитектуру квантовых компьютеров

03.07.2017 20:17

Квантовые компьютеры способны производить очень сложные вычисления благодаря уникальной архитектуре, но, несмотря на то что за ними будущее, крайне непростое устройство квантовых компьютеров не позволяет создать достаточно мощную систему. Но согласно статье, недавно опубликованной в журнале Nature, группе физиков из России и Канады удалось создать первый кремниевый чип, способный и хранить многомерные кубиты, и манипулировать ими. Новый подход позволит упростить архитектуру квантовых компьютеров и ускорить их создание.

Напомним, что кубиты в квантовых компьютерах выполняют одновременно и функцию ячейки памяти, и функцию вычислительного модуля. Они могут хранить одновременно и ноль, и единицу, благодаря законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов позволяет быстро решать сложные и крайне ресурсозатратные задачи. Как рассказал в интервью РИА «Новости» один из ведущих ученых Российского квантового центра Алексей Устинов,

«Физики довольно быстро научились изготавливать одиночные кубиты, способные жить достаточно долго для ведения вычислений. Однако попытки объединить несколько кубитов сталкиваются с большими трудностями из-за того, что записать и считать данные из них не так просто, как изначально казалось».

Поэтому многие ученые пытаются не объединить кубиты в единую сеть, а стараются вместить как можно большее количество ячеек квантовой информации внутрь одного кубита. Группе ученых из Российской федерации и Канады во главе с профессором Университета ИТМО Роберто Морандотти удалось создать чип, позволяющий «утрамбовать» практически неограниченное количество квантовых данных в пары запутанных фотонов.

Новая разработка представляет собой микрорезонатор — полое кремниевое кольцо, внутри которого свет будет двигаться по кругу, отражаясь от стенок. Чип можно построить таким образом, что определенные импульсы будут усиливаться, а другие — гаситься, что и позволяет получать лазерные импульсы с «гребенчатым» спектром, который удобно использовать для кодирования отдельных ячеек памяти. Благодаря такому подходу, количество значений, кодируемых в подобном световом кубите, будет зависеть только от того, насколько точно приборы смогут улавливать эти изменения света.

«Объединив на одном чипе генерацию многомерных запутанных фотонов с их сверхбыстрой обработкой, мы показали, что квантовыми системами можно управлять посредством стандартных телекоммуникационных элементов, таких как модуляторы и частотные фильтры. Это упростит развитие и распространение технологии».