Физики создали 3000-кубитную квантовую систему с непрерывной работой

Ненг-Чун Чиу (слева), Саймон Холлерит, Люк Стюарт, Михаил Лукин, Джинен (Тим) Го, Мохамед Абобей и Элиас Трапп. Автор: Veasey Conway/Harvard Staff Photographer

Ученые из Гарварда представили квантовую систему из более чем 3000 кубитов, способную работать непрерывно более двух часов. Это в 10 раз больше, чем в часто приводимом примере о потенциале квантовых вычислений, и представляет собой значительный шаг к созданию суперкомпьютеров будущего.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, решает ключевую проблему квантовых вычислений — «потерю атомов», когда кубиты теряют закодированную информацию. Ранее это ограничивало эксперименты одноразовыми запусками с необходимостью перезагрузки системы.

Команда разработала систему непрерывного пополнения кубитов с использованием «оптических конвейерных лент» (лазерных волн для транспортировки атомов) и «оптических пинцетов» (лазерных лучей для захвата отдельных атомов). Система может перезагружать до 300 000 атомов в секунду.

«Мы показали способ вставки новых атомов по мере их естественной потери без разрушения уже имеющейся в системе информации», — сказал соавтор работы Элиас Трапп.

Михаил Лукин, старший автор исследования, отметил: «Мы продемонстрировали непрерывную работу с системой из 3000 кубитов. Но ясно, что этот подход будет работать и с гораздо большими числами».

За два часа работы через систему прошло более 50 миллионов атомов. Теоретически система может работать бесконечно долго.

В других статьях, также опубликованных в Nature, команда продемонстрировала архитектуру для реконфигурируемых атомных решеток и новые методы коррекции ошибок. Лукин считает, что теперь можно представить квантовые компьютеры, выполняющие миллиарды операций и работающие в течение нескольких дней.

«Реализация этой мечты теперь впервые находится в прямой видимости», — заявил ученый.

Для сравнения, команда из Калтеха на этой неделе представила систему из 6100 кубитов, но она могла работать менее 13 секунд.