Ще один рекорд квантових обчислень було побито, і зі значним відривом: фізики створили масив, що містить 6100 кубітів, найбільший у своєму типі та значно перевищує тисячу кубітів, які містили попередні системи.
Це робота вчених з Каліфорнійського технологічного інституту, які використовували атоми цезію як кубіти, утримуючи їх на місці за допомогою складної системи лазерів, що діяли як пінцет, щоб підтримувати атоми якомога стабільнішими.
Кубіти відрізняються від класичних бітів традиційних комп’ютерів використанням так званої суперпозиції: не просто двійкових станів 1 або 0, а розкиду ймовірностей, що дозволяє створювати алгоритми, які можуть вирішувати проблеми, що вважаються недоступними для традиційних обчислювальних методів.
Однак, для практичності квантових алгоритмів знадобиться багато кубітів. Однією з причин існування цих великих масивів є корекція помилок, яка допомагає подолати притаманну кубіту крихкість, забезпечуючи надлишок для подвійної перевірки роботи машини.
«Це захопливий момент для квантових обчислень на нейтральних атомах », — каже фізик Мануель Ендрес. «Тепер ми бачимо шлях до великих квантових комп’ютерів з корекцією помилок. Будівельні блоки вже закладені».
Не було жодного прориву, який би дозволив цей стрибок у кількості кубітів, а радше низка інженерних досягнень у багатьох ключових областях – від лазерного пінцета до вакуумної камери надвисокого (дуже низького тиску).
Стабільність також була проблемою для квантових обчислювальних систем. Інновації в цьому останньому масиві утримували кубіти в стані суперпозиції майже 13 секунд – майже в десять разів довше, ніж це вдавалося попереднім конфігураціям.
Більше того, окремими кубітами можна маніпулювати з точністю 99,98 відсотка, що встановлює значний орієнтир у програмованості квантових технологій.
«Часто вважається, що великий масштаб, з більшою кількістю атомів, досягається за рахунок точності, але наші результати показують, що ми можемо зробити і те, і інше», — каже фізик Гьохей Номура.
«Кубіти не корисні без якості. Тепер у нас є кількість і якість».
Щоб зробити квантові комп’ютери практичною альтернативою сучасним суперкомп’ютерам, знадобиться більше кубітів і ще вищий рівень стабільності. Експерти розглядають цю проблему з кількох різних точок зору, тому рекорди для деяких типів квантових комп’ютерів не обов’язково стосуються інших.
Далі дослідникам потрібно попрацювати над використанням заплутаності , що дозволить системі перейти від зберігання інформації до її фактичної обробки. Незабаром ми зможемо використовувати ці комп’ютери для відкриття нових матеріалів, матерії та фундаментальних законів фізики.
«Цікаво, що ми створюємо машини, які допомагають нам вивчати Всесвіт так, як нас може навчити лише квантова механіка», — каже фізик Ганна Манетч.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature.