В теории разработан квантовый компьютер на миллион кубитов

Прототипы квантовых компьютеров уже значительно превосходят традиционные с точки зрения скорости и объемов вычислений. Но пара исследователей из Токийского университета полагает, что нашла способ сделать эти устройства невероятно мощными, увеличив число обрабатываемых кубитов до миллиона. В статье, опубликованной в Physical Review Letters, Акира Фурусава и Шунтаро Такеда подробно описывают новый подход, который сами называют «совершенным», пишет Futurism.

В отличие от традиционных двоичных битов, квантовые биты (кубиты) — это запутанные частицы, которые могут соответствовать нулю, единице или им обоим одновременно, что делает квантовые компьютеры быстрее их традиционных аналогов. Но большинство экспериментальных моделей могут манипулировать только парой десятков кубитов. Огромным прорывом в этой области стало преодоление порога в 50 кубитов, достигнутое в этом году командой российских ученых.

Фурусава и Такеда заявляют, что оставили подобные ограничения далеко позади: одна из разработанных ими схем теоретически способна обрабатывать более миллиона кубитов. Основу их метода составляет базовая оптическая квантовая вычислительная система — квантовый компьютер, использующий в качестве кубитов фотоны. Ее Фурусава разработал в 2013 году. Машина занимала площадь около 6,3 квадратных метра и могла обрабатывать только один световой импульс.

Чтобы увеличить ее возможности, требовалось соединить вместе несколько громоздких блоков, поэтому вместо расширения аппаратного обеспечения исследователи разработали способ заставить систему обрабатывать несколько световых импульсов посредством петлевого контура. В теории множественные световые импульсы, каждый из которых несет информацию, могут бесконечно вращаться вокруг схемы. Это позволит ей выполнять несколько задач, переходя от одной к другой посредством мгновенной манипуляции световыми импульсами.

Заявленная вычислительная мощность в миллион кубитов выходит далеко за пределы наших представлений. Она достаточна, чтобы решать крупнейшие вычислительные проблемы современности, обеспечивая фундамент для прорывов в медицинских исследованиях, обработке больших массивов данных и машинном обучении. Следующий шаг исследователей — воплотить теорию в рабочей модели. Если система заработает так, как ожидается, она заслуженно будет носить определение «совершенной».

Даже несовершенные модели квантовых компьютеров способны совершать перевороты в науке. Так, компания IBM с помощью квантовых методик с высокой точностью смоделировала взаимодействия субатомных компонентов гидрида бериллия — самой сложной молекулы, которая когда-либо подвергалась подобному изучению.