Побито ще один великий рекорд в області квантових обчислень, причому з великим відривом: фізики створили масив, що містить 6100 кубітів, який є найбільший у своєму роді й значно перевищує тисячі кубітів, які містили попередні системи.
Це робота вчених із Каліфорнійського технологічного інституту, які використовували атоми цезію як кубіти, утримуючи їх на місці за допомогою складної системи лазерів, які діяли як пінцет, щоб підтримувати атоми максимально стабільними.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature.
Кубіти відрізняються від класичних бітів традиційних комп'ютерів тим, що використовують так звану суперпозицію: не просто двійкові стани 1 або 0, а розподіл ймовірностей, що дозволяє створювати алгоритми, здатні вирішувати завдання, які вважаються недосяжними для традиційних обчислювальних методів.
Однак для практичного застосування квантових алгоритмів знадобиться велика кількість кубітів. Однією з причин створення таких великих масивів є корекція помилок, яка допомагає подолати властиву кубіту крихкість, надаючи надлишок для повторної перевірки роботи машини.
"Це бентежний момент для квантових обчислень на нейтральних атомах", - говорить фізик Мануель Ендрес. «Тепер ми бачимо шлях до створення великих квантових комп'ютерів із корекцією помилок. Будівельні блоки вже закладено».
Цей стрибок числа кубітів став можливим не завдяки одному прориву, а завдяки серії інженерних досягнень у багатьох ключових областях — від лазерного пінцета до надвисокого (дуже низького тиску) вакууму.
Стабільність також була проблемою квантових обчислювальних систем. Інновації в цьому новітньому масиві дозволили утримувати кубіти в стані суперпозиції майже 13 секунд — майже в десять разів довше, ніж це було можливо в попередніх конфігураціях.
Понад те, окремими кубітами можна було маніпулювати з точністю 99,98%, що стало важливим зразком у сфері програмованості квантових технологій.
"Великі масштаби, з великою кількістю атомів, часто вважаються наслідком зниження точності, але наші результати показують, що ми можемо досягти й того, і іншого", - каже фізик Гехей Номура.
«Кубіти марні без якості. Тепер ми маємо і кількість, і якість».
Щоб зробити квантові комп'ютери практичною альтернативою сучасним суперкомп'ютерам, буде потрібно більше кубітів і ще більший рівень стабільності. Експерти розглядають цю проблему з різних сторін, тому дані для одних типів квантових комп'ютерів не обов'язково застосовуються до інших.
Далі дослідникам необхідно працювати над використанням заплутаності, що дозволить системі перейти від зберігання інформації до її обробки. У найближчому майбутньому ми зможемо використовувати ці комп'ютери для відкриття нових матеріалів, матерії та фундаментальних законів фізики.
"Дивно, що ми створюємо машини, які допоможуть нам пізнавати Всесвіт способами, яким нас може навчити тільки квантова механіка", - каже фізик Ханна Манеч.
