Ученые создали тумблер для квантовых компьютеров, устраняющий шум в вычислениях

Американский Национальный институт стандартов и технологии (NIST) разработал переключатель, который позволяет отслеживать кубиты - основу квантовых вычислений. Переключатель может менять свое состояние в зависимости от того, нужно ли проводить вычисления или измерять результаты.

Устройство состоит из двух сверхпроводящих квантовых битов (кубитов) и тумблера, который соединяет их с «резонатором для считывания». Конструкция призвана снизить шум – фактор, который регулярно мешает ученым выполнять вычисления и, следовательно, четко демонстрировать результаты компьютерной технологии. Очевидно, что это довольно серьезная проблема в любой науке, и поэтому снижение шума считается важным достижением в превращении квантовых вычислений в повседневную реальность.

Ученые полагают, что новая форма вычислений сможет выполнять задачи намного эффективнее, чем обычные компьютеры, что приведет к прорывам в энергетике, здравоохранении и других областях исследований.

На рисунке представлена центральная рабочая область устройства. В нижней части три больших прямоугольника (светло-голубые) представляют 2 кубита справа и слева и резонатор в центре. Сверху – прохождение микроволн через антенну (большой темно-синий прямоугольник внизу) индуцирует магнитное поле в петле SQUID (белый квадрат в центре). Магнитное поле активирует тумблер. Частота и величина микроволн определяют положение переключателя и силу связи между кубитами и резонатором.

Переключатель может быть переведен в разные состояния для регулировки силы связи между кубитами и резонатором для считывания. Когда тумблер выключен, все 3 элемента изолированы друг от друга, но, когда тумблер включен, он соединяет 2 кубита и позволяет им взаимодействовать и выполнять вычисления. После завершения вычислений переключатель может подключить любой из кубитов к резонатору для считывания и получения результатов.

Такая архитектура устройства помогает защищать кубиты и обещает улучшить способность делать высокоточные измерения, необходимые для построения квантовых процессоров из кубитов. Дальнейшие исследования могут дать представление о том, как связать многие из таких устройств вместе, потенциально предлагая способ создания мощного квантового компьютера с достаточным количеством кубитов для решения проблем, которые на данный момент непреодолимы.

Ранее сообщалось, что Intel представила новый квантовый процессор Tunnel Falls , построенный на основе кремния, который будет доступен нескольким университетам США и исследователям, чтобы дать им возможность лично поработать с аппаратным обеспечением квантовых вычислений. В Intel заявили, что Tunnel Falls — это самый совершенный на сегодняшний день чип Intel с кремниевыми спиновыми кубитами, созданный на основе многолетнего опыта компании в разработке и производстве транзисторов.