Ученые создали первый электронный квантовый процессор
Несколько исследователей из америки, Австрии и Канады, в которой тон задавали ученые из Йельского Университета (Yale University), создала первый в мире несложный твердотельный квантовый процессор, сделав этим важный ход к мечте экспертов многих профилей – построению квантового компьютера.
Ученые сконструировали сверхпроводниковую интегральную схему на два кубита. Руководил работами, результаты которых размещены в издании Nature (Demonstration of Two-Qubit Algorithms with a Superconducting Quantum Processor проф. физики Йельского Университета Роберт Шолкопф (Robert Schoelkopf). Он утвержает, что процессор может создавать только пара самых несложных операций, исполнение которых ранее уже было реализовано на отдельных ядрах, фотонах и атомах.
Но сейчас за исполнение этих задач отвечает электронное устройство, которое во многом напоминает простой процессор.
Квантовый процессор (фото Йельского Университета)
В сотрудничестве с группой теоретической физики Университета экспериментаторы изготовили два неестественных атома (кубита). Любой из созданных кубитов представляет собой микроскопическую частицу сверхпроводника (ниобиевой пленки на подложке из оксида алюминия) и может быть в двух энергетических состояниях. Не обращая внимания на то, что любой из кубитов практически содержит миллиард атомов алюминия, они трудятся как единый атом, что может занимать лишь два энергетических уровня.
Элементы хранения квантовой информации соединяются с микроволновым резонатором, что разрешает руководить переходами между их состояниями методом подачи импульсов определенных частот, соответствующих частотам перехода; исследователям удалось добиться того, что квантовое состояние кубитов продолжается достаточно продолжительное время (одну микросекунду). Кубиты сообщаются между собой посредством «квантовой шины» (фотонов, передающих данные по проложенным соединениям). По напряжению на выходе резонатора возможно делать выводы о состоянии квантовых разрядов; предложенная схема кроме этого разрешает изменять частоты перехода кубитов в широких пределах.
На базе для того чтобы процессора, как продемонстрировали авторы, возможно реализовать квантовые методы стремительного поиска в неупорядоченной базе данных и Дойча — Джоза (определения того, принимает ли функция значения 0 или 1 при любых доводах, либо для половины области определения она принимает значение 0, а для второй половины — 1).
В будущем исследователи собираются увеличить длительность сохранения кубитом квантового состояния, что разрешит реализовать более сложные методы, и расширить количество задействованных кубитов — и поднять вычислительную мощность процессора.
Евгений Биргер