В своем заявлении исследователи из IQM Quantum Computers сообщили, что их технология достигла прорыва в двух ключевых областях: точность операций между кубитами — самыми основными единицами квантовой информации — и стабильность кубитов с течением времени.
Эти факторы определяют точность и долговечность квантовых операций в устройстве. Высокая точность, или «верность», между кубитами позволяет проводить более точные вычисления и допускать меньше ошибок. В то же время стабильность, или «когерентность», между кубитами гарантирует, что квантовая информация сохраняется достаточно долго для выполнения расчетов.
Представители IQM заявили, что ученые достигли 99,9% точности в операциях с двухквантовыми воротами и установили новый рекорд по «времени релаксации кубита», то есть времени, которое требуется кубиту, чтобы потерять свое квантовое состояние.
По словам представителей IQM, эти достижения приближают к реальности отказоустойчивые квантовые вычисления — когда ошибки в квантовых вычислениях исправляются автоматически. Это было особенно заметно при тестировании квантовых затворов.
Квантовые ворота — это строительные блоки квантовых схем, аналогичные логическим воротам в классических компьютерах. Логические затворы — это цифровые переключатели, которые действуют как лица, принимающие решения в компьютерах, используя двоичные данные (1 и 0) для выполнения основных операций.
Высокая точность двухквантовых затворов является ключевым фактором для генерации запутанных состояний — когда кубиты оказываются взаимосвязанными таким образом, что состояние одного из них напрямую влияет на состояние другого, независимо от расстояния между ними. Квантовая запутанность является краеугольным камнем квантовой механики и того, что Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии».
Для теста время когерентности измерялось временем релаксации (T1) и временем дефазировки (T2). Они означают, как долго кубит может сохранять свое квантовое состояние до возвращения в нормальное состояние и как долго он может оставаться синхронизированным с другими кубитами, соответственно.
IQM зафиксировал T1 равным 0,964 миллисекунды с возможной вариацией в 0,092 миллисекунды, а T2 — 1,155 миллисекунды с вариацией в 0,188 миллисекунды. Это означает, что кубиты сохраняли свою информацию и квантовое состояние в течение почти 1 миллисекунды.
Хотя это звучит не так уж и много, но в мире квантовых операций, где типичное время когерентности часто составляет порядка микросекунды, это значительная величина. Например, 127-кубитный процессор Eagle компании IBM может работать со временем когерентности чуть более 400 микросекунд.
«Значимость этих результатов обусловлена тем, что лишь очень немногие организации ранее достигали сопоставимых показателей производительности, — говорится в заявлении представителей IQM.
Если эта технология будет интегрирована в будущий квантовый процессор, ее можно будет использовать в более сложных задачах, чем 20-кубитный квантовый компьютер IQM — его самая мощная машина на сегодняшний день. Исследователи планируют изучить возможности применения в таких областях, как машинное обучение, кибербезопасность, оптимизация маршрутов, моделирование квантовых датчиков и здравоохранение.
Эти впечатляющие достижения не только укрепляют позиции IQM Quantum Computers на переднем крае квантовых исследований, но и открывают новые перспективы для практического применения квантовых вычислений. Возможность создания более стабильных и точных квантовых устройств может значительно ускорить развитие в сферах, требующих обработки больших объемов данных и сложных вычислений, что сейчас невозможно для классических компьютеров.
Эксперты отмечают, что достижения в области квантовых вычислений, подобные тем, что были достигнуты IQM, могут коренным образом изменить наши подходы к решению наиболее сложных задач. Машинное обучение и искусственный интеллект, кибербезопасность, оптимизация логистики и транспортных маршрутов, моделирование сложных молекулярных и химических процессов — все это области, где квантовые вычисления могут внести значительные улучшения и инновации.
Пока что остаются значительные технические и инженерные вызовы, которые необходимо преодолеть. В частности, конструкции квантовых процессоров должны быть масштабируемыми, что позволит применять их в более сложных системах. Тем не менее, исследователи уверены, что их новая технология позволит решить многие из существующих проблем и сдвинет квантовые вычисления к широкому применению в реальных задачах.
Таким образом, заявления ученых из Финляндии об их успехах свидетельствуют о том, что мы, возможно, стоим на пороге новой эры в вычислительной технике. Эра, где возможно не только увеличение мощности и скорости обработки данных, но и создание принципиально новых методов решения задач, что непременно окажет огромное влияние на науку, индустрию и, в конечном итоге, на повседневную жизнь людей.
