Вчені підійшли на крок ближче до створення багатозадачних «квантових» комп’ютерів, набагато потужніших навіть за найсучасніші суперкомп’ютери сучасності.
Квантові комп’ютери використовують дивні властивості субатомних частинок.
Так звані квантові частинки можуть перебувати в двох місцях одночасно і дивним чином з’єднуватися, навіть якщо вони знаходяться на відстані мільйони миль одна від одної.
Команда Сассекського університету передавала квантову інформацію між комп’ютерними чіпами з рекордною швидкістю та точністю.
Комп’ютерні вчені намагалися створити ефективний квантовий комп’ютер більше 20 років. Такі компанії, як Google, IBM і Microsoft, розробили прості машини. Але, за словами професора Вінфріда Хенсінгера, який очолював дослідження в Університеті Сассекса, нова розробка прокладає шлях до систем, які можуть вирішувати складні проблеми реального світу, на які не здатні найкращі комп’ютери, які є сьогодні.
“Зараз у нас є квантові комп’ютери з дуже простими мікрочіпами”, – сказав він. «Те, чого ми тут досягли, — це здатність реалізувати надзвичайно потужні квантові комп’ютери, здатні вирішувати деякі з найважливіших проблем для промисловості та суспільства».
Зараз комп’ютери розв’язують задачі простим лінійним способом, по одному обчисленню за раз.
У квантовій сфері частинки можуть перебувати в двох місцях одночасно, і дослідники хочуть використовувати цю властивість для розробки комп’ютерів, які можуть виконувати кілька обчислень одночасно.
Квантові частинки також можуть перебувати на відстані мільйони миль одна від одної та дивним чином з’єднуватися, миттєво віддзеркалюючи дії одна одної. Знову ж таки, це також можна використати для розробки значно потужніших комп’ютерів.
Одним з каменів спотикання була необхідність швидкої та надійної передачі квантової інформації між чіпами: інформація погіршується та виникають помилки.
Але команда професора Хенсінгера зробила прорив, опублікований у журналі Nature Communications, який, можливо, подолав цю перешкоду.
Команда розробила систему, здатну передавати інформацію від одного чіпа до іншого з надійністю 99,999993% на рекордних швидкостях. Це, за словами дослідників, показує, що в принципі мікросхеми можна об’єднати разом, щоб створити більш потужний квантовий комп’ютер.
Професор Майкл Катберт, який є директором нещодавно створеного Національного центру квантових обчислень у Дідкоті, графство Оксфордшир і не залежить від дослідницької групи Сассекса, назвав цю розробку «дійсно важливим кроком у сприянні». Але він сказав, що потрібно більше роботи для розробки практичних систем.
«Щоб побудувати тип квантового комп’ютера, який вам знадобиться в майбутньому, ви починаєте з під’єднання чипів розміром з ваш ніготь, поки не отримаєте щось розміром із обідню тарілку. Сассексська група показала, що ви можете мати стабільність і швидкість. за той крок.
«Але потім вам потрібен механізм, щоб з’єднати ці обідні тарілки разом, щоб збільшити машину, потенційно таку ж велику, як футбольне поле, щоб виконувати реалістичні та корисні обчислення, а технологія зв’язку для такого масштабу ще недоступна. “
Аспірант Сахра Кулмія, яка проводила експеримент у Сассексі, каже, що команда готова прийняти виклик, щоб вивести технологію на новий рівень.
«Це більше не лише проблема фізики», — сказала вона.
«Це інженерна проблема, проблема інформатики, а також математична проблема.
«Дійсно важко сказати, наскільки ми близькі до реалізації квантових обчислень, але я оптимістично налаштований щодо того, як вони можуть стати актуальними для нас у повсякденному житті».
Одна з провідних інженерних фірм Великобританії Rolls Royce також оптимістично дивиться на цю технологію. Він працює з дослідниками Сассекса над розробкою машин, які могли б допомогти їм розробити ще кращі реактивні двигуни.
Потужні суперкомп’ютери використовуються для моделювання потоку повітря в симуляції, щоб перевірити нові конструкції авіаційних двигунів.
Трансформуюча техніка
За словами професора Лі Лапворта, який керує розробкою квантових обчислень для Rolls-Royce, квантовий комп’ютер міг би відстежувати потік повітря з ще більшою точністю, і робити це дуже швидко.
«Квантові комп’ютери зможуть виконувати обчислення, які ми зараз не можемо зробити, і інші, на які знадобиться багато місяців або років. Потенціал виконання цих обчислень за кілька днів просто змінить наші системи проектування та призведе до ще кращих двигунів».
Потенційно цю технологію також можна використовувати для швидшого створення ліків шляхом точного моделювання їхніх хімічних реакцій, що є надто складним для сучасних суперкомп’ютерів. Вони також могли б створити ще точніші системи для прогнозування погоди та прогнозування впливу зміни клімату.
Професор Хенсінгер сказав, що ідея розробки квантового комп’ютера у нього виникла більше 20 років тому.
«Люди закочували очі і казали: «це неможливо».
«І коли люди кажуть мені, що щось неможливо зробити, я просто люблю пробувати. Тож я провів останні 20 років, усуваючи бар’єри одну за одною, і тепер можна створити практичний квантовий комп’ютер».
В свою чергу, експерт в області фінансів Костянтин Кривопуст відзначає привабливість “квантового прориву” для інвестування.