Создан первый 53-кубитный квантовый симулятор

Две независимые группы исследователей из университета штата Мэриленд (UMD) и Национального института стандартов и технологий (NIST) опубликовали в журнале Nature статьи о том, как им удалось создать беспрецедентные квантовые симуляторы, состоящие более чем из 50 кубитов. Ранее группе ученых из Гарвардского университета и MIT уже удалось создать квантовую модель, работающую на 51 кубите, однако квантовый симулятор на 53 кубитах был создан впервые.

Квантовый симулятор — особый тип квантового компьютера, который использует кубиты для моделирования сложных взаимодействий между частицами. Вместо того, чтобы принимать значение 1 или 0, как бит в обычном компьютере, кубит может находиться в суперпозиции этих состояний.

В ходе эксперимента в Мэриленде каждый из кубитов представлял собой ион иттербия охлажденный лазером. Как утверждают физики из университета штата Мэриленд, 53 кубита могут быть использованы для имитации более квадриллиона различных магнитных конфигураций кубитов.

Команда Мэриленда — не единственная группа, работавшая над задачей точного управления кубитом. Еще одна команда из Гарварда и Мэриленда также описала эксперимент с использованием квантового симулятора на 51 кубит. Эксперимент был очень похож на квантовый симулятор Мэриленда, но вместо ионов иттербия исследователи Гарварда использовали незаряженные атомы рубидия. Разница в том, что заряженные атомы иттербия могли поддерживаться в системе Мэриленда в течение нескольких часов, тогда как система Гарварда может поддерживать кубиты рубидия в течение нескольких секунд.

Упомянутые эксперименты в Мэриленде и Гарварде являются крупнейшими симуляторами, контролирующими отдельные кубиты. Такая степень контроля беспрецедентна и является ключевым событием на пути к созданию крупномасштабных квантовых компьютеров. Это стало возможным благодаря усовершенствованным оптическим технологиям.

Ученые предполагают, что квантовые симуляторы уже превзошли способности моделирования обычных компьютеров. Однако они все еще стараются избегать таких фраз, как «квантовое превосходство», или утверждений, что квантовые компьютеры могут выполнять вычисления, недоступные традиционным суперкомпьютерам. Исследователи надеются, что экспериментальные лазеры для квантовых симуляторов можно будет выпускать в промышленных масштабах, что позволит создать большие квантовые системы.