В Гарварде создали систему для «вечной» работы квантового компьютера

Учёные из Гарвардского университета (Harvard University) сообщили о прорыве в создании развитых квантовых компьютеров. За последние пять лет они разработали платформу для поддержки непрерывной работы квантового вычислителя. Платформа сама без участия человека поддерживает кубиты в рабочем состоянии, пополняя их атомами взамен случайно покинувших кубиты частиц, что обеспечивает непрерывную работу системы без досадных сегодня перезагрузок.

О прорыве сообщила группа физиков Гарварда под руководством бывшего выпускника МФТИ профессора Михаила Лукина. Они создали первую в мире квантовую вычислительную машину, способную работать непрерывно без перезапусков. О достижении рассказано в последнем выпуске журнала Nature. Созданная в лаборатории система позволила квантовой платформе работать более двух часов, а теоретически — бесконечно.

В отличие от классических компьютеров, использующих биты с состояниями 0 или 1, квантовые машины оперируют кубитами, в том числе на основе субатомных частиц, которые могут существовать в нескольких состояниях одновременно — в суперпозиции. Это позволяет решать сложные задачи за минуты вместо тысячелетий. Сделанное открытие, достигнутое в партнёрстве с учёными из Массачусетского технологического института (MIT), обещает революцию в медицине, финансах и криптографии, где требуются интенсивные вычисления для моделирования молекул и оптимизации.

Основной проблемой квантовых компьютеров на протяжении многих лет оставалась потеря атомов — процесс, при котором субатомные частицы, формирующие кубиты, покидают систему, что ведёт к утрате информации и сбоям. Ранее даже самые передовые устройства работали всего несколько миллисекунд, максимум — около 13 секунд, что делало невозможными длительные расчёты. Это касается не всех квантовых вычислителей, но особенно сильно влияет на кубиты из нейтральных атомов, которыми как раз и занимается в Гарварде группа Лукина.

Проект Лукина, запущенный пять лет назад, был направлен именно на преодоление этого барьера. Новая машина с 3000 кубитами демонстрирует стабильность, вводя до 300 000 атомов в секунду для компенсации потерь.

Ключевым решением стали два инновационных инструмента: «оптическая решётка-конвейер» и «оптические пинцеты», которые перемещают и пополняют атомы без нарушения квантовой информации. По словам учёных, «теперь ничто фундаментально не ограничивает продолжительность работы наших атомных квантовых компьютеров — мы можем заменять потерянные атомы свежими». Эта технология обеспечивает непрерывность, сохраняя целостность системы. Исследователи подчёркивают, что план дальнейшего развития ясен, и машина уже демонстрирует потенциал для масштабирования.

«Это просто область с огромным потенциалом для инноваций, — поясняют исследователи. — Мы устраняем разрыв между тем, что может сделать аппаратное обеспечение, и тем, что обещают алгоритмы. Эта область созрела для открытий».