Дослідники запропонували гібридну архітектуру квантового комп’ютера, яка поєднує кубіти з мікрохвильовими резонаторами. За розрахунками авторів, такий підхід може приблизно у тисячу разів зменшити обсяг обчислень під час моделювання складних квантових систем.
Головна проблема сучасних квантових комп’ютерів полягає в тому, що вони значно ефективніше моделюють ферміони, до яких належать електрони та протони, ніж бозони, зокрема фотони. Для точного опису бозонів зазвичай потрібно набагато більше кубітів, а зі зростанням системи збільшується і кількість помилок.
Команда під керівництвом Елеонор Крейн із Королівського коледжу Лондона запропонувала частину такого навантаження передати мікрохвильовим резонаторам. Вони здатні зберігати квантову інформацію та природніше описувати коливальні системи, пов’язані з бозонами.
У гібридній схемі кубіти та резонатори виконуватимуть різні завдання. Це дозволить не відтворювати всі процеси лише величезним масивом кубітів і потенційно значно скоротить кількість необхідних операцій.
Для перевірки підходу дослідники змоделювали кілька фізичних систем, зокрема роботу дільника променя, а також спрощені моделі з двома просторовими вимірами та одним часовим. Такі симуляції використовують для вивчення процесів, важливих у фізиці матеріалів.
Автори вважають, що нова архітектура може бути корисною для дослідження надпровідників, створення нових матеріалів, сонячних панелей, систем зберігання енергії та ліків. У цих задачах потрібно одночасно описувати складну взаємодію різних типів квантових частинок.
Ще одна потенційна перевага — менша кількість помилок. Якщо для розрахунку потрібно менше квантових операцій, зменшуються вимоги до ресурсів, необхідних для їх виявлення та виправлення.
Необхідні для такої системи кубіти й резонатори вже існують, а вимоги до точності наближаються до можливостей сучасного обладнання. Водночас запропонована архітектура поки залишається теоретичною, тому її ефективність ще потрібно підтвердити на реальних квантових пристроях.
🌟 Читайте «Експерт» у своєму смартфоні — додайте нас в Google Discover