Новости Hardware

Учёные создали 53-кубитную квантовую систему с хорошими перспективами

Команда учёных из Университета Мэриленда (UMD) и Национального института стандартов и технологий США (NIST) впервые смоделировала рекордную по числу кубитов квантовую систему, имитирующую такие квантовые явления, как возникновение магнетизма в материалах. Ранее исследователи смогли дойти до моделирования 20-кубитной системы. Новая разработка — это уже 53 взаимодействующих атомных кубита, что в 2,5 раза больше, чем в предыдущем случае.

 Квановая последовательность, управляемая лазером в представлении художника

Квантовая последовательность, управляемая лазером в представлении художника

Классические компьютеры, что важно, уже неспособны моделировать поведение квантовых систем такого порядка, поскольку все элементы квантовой системы одновременно находятся в слишком большом числе квантовых состояний. К тому же, по мере увеличения количества исследуемых частиц (квантов) это число растёт экспоненциально. Квантовые вычислительные системы позволяют обойти этот запрет. Их нельзя назвать компьютерами в классическом смысле этого слова. По факту — это в некотором роде аналоги настоящих квантовых систем, наблюдая за поведением которых можно с уверенностью представить поведение реальных квантовых систем. Например, как в случае эксперимента в Университете Мэриленда, изучив квантовые явление возникновения магнетизма.

Квантовая система UMD-NIST представляет собой 53 отдельных ионов иттербия-171 — заряженных атомов в ловушках из позолоченных электродов. На основе представленной модели появляется возможным создать систему с большим числом кубитов и, в итоге, разработать программируемый квантовый компьютер общего назначения. Ионный кубит, по словам разработчиков, это стабильные атомные часы с отличной способностью воспроизведения. Они эффективно увязываются друг с другом с помощью внешнего лазерного излучения. Это означает, что система поддаётся перепрограммированию и реконфигурации под воздействием внешних управляющих факторов.

 Оптический квантовый компьютер компании NTT

Оптический квантовый компьютер компании NTT

Атомные и, в частности, ионные кубиты интересны тем, что построенная на них квантовая система хотя и использует вакуумные камеры, но работает при комнатной температуре и обычном атмосферном давлении. Подобную систему 27 ноября сделали публично доступной в Японии благодаря компании NTT. Она потребляет примерно как мощный настольный компьютер, хотя специализированные расчёты выполняет во много раз быстрее.

 Схема эксперимента учёных из Университета Мэриленда (Nature)

Схема эксперимента учёных из Университета Мэриленда (Nature)

Модель квантовой системы UMD-NIST предельно специализированна. Каждый ион в ловушке имитирует частицу со своим спином — маленький магнит (см. на картинке выше). Таким образом — это цепочка спинов, которая моделирует квантовые магнитные явления в материалах. Сначала спины упорядочивают — придают им одинаковое направление внешним магнитным полем, а потом ослабляют поле и постепенно повышают его напряжённость. Тем самым в действие включаются квантовые явления ближнего и дальнего взаимодействия спинов, что невозможно в представленном объёме смоделировать на обычных компьютерах. В созданной на основе оптических ловушек модели всё происходит как «на самом деле», позволяя на практике наблюдать квантовый магнетизм в «естественных» условиях.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Тесты Ryzen Threadripper Pro 5000WX: на 15-20 % быстрее прошлого поколения и до 45 % быстрее конкурентов 36 мин.
Innosilicon разогнала память LPDDR5X до 10 000 Мбит/с — это даст 80 Гбайт/с пропускной способности 6 ч.
Cerebras Systems поставила рекорд в области машинного обучения для одиночных систем 7 ч.
Дата-центры стали заложниками новой европейской энергетической политики, а украинский конфликт только усилил проблемы 7 ч.
Инженерный образец Raptor Lake сравнили с флагманом Alder Lake на одной частоте — до 20 % быстрее в многопоточных тестах 8 ч.
Продажи электромобилей в России выросли на 65 %, но дальнейшие перспективы туманны 9 ч.
Полупроводниковый бум подходит к концу — отрасль показала спад впервые с начала 2020 года 9 ч.
SpaceX запустит спутниковый интернет Starlink в Грузии 9 ч.
Блоки питания MSI MEG Ai1300 и 1000P с поддержкой PCIe 5.0 и ATX 3.0 смогут выдавать двукратную мощность в пике 9 ч.
AMD пообещала не уподобляться NVIDIA и сдержать рост энергопотребления будущих GPU 9 ч.