Компания D-Wave Systems "берет барьер" в 1000 кубитов - «Наука и технологии»

Специалисты известной компании D-Wave Systems, разработали новый квантовый процессор, количество квантовых битов, кубитов, в котором равно одной тысяче. Этот новый процессор по количеству кубитов в два раза превосходит своего предшественника и является самой сложной на сегодняшний день квантовой вычислительной системой, созданной не только компанией D-Wave, но и любыми другими учреждениями, ведущими исследования в этом направлении.

Увеличенное количество кубитов позволит решать на новом квантовом компьютере гораздо более сложные задачи, нежели те, с которыми может справиться любой из существующих квантовых компьютеров. Процессор с тысячей кубитов сможет рассматривать одновременно 2^1000 вариантов решения задачи. Это намного превышает область поиска решений в 2^512 вариантов, которой может оперировать 512-кубитный квантовый компьютер D-Wave Two. "Область поиска решений нашего нового процессора содержит гораздо больше вариантов, нежели число элементарных частиц, существующих во Вселенной".

В составе нового квантового процессора насчитывается 128 тысяч структур квантовых туннельных переходов Джозефсона, и этот процессор является самой сложной на сегодняшний день интегральной схемой со сверхпроводниками. Кроме этого в структуре и принципах работы нового квантового процессора D-Wave содержится целый ряд других новшеств:

Более низкая рабочая температура - квантовый процессор D-Wave предыдущего поколения функционировал при температуре, очень близкой к абсолютному нулю. Новый же процессор работает при температуре, которая ближе к нулю еще на 40 процентов по сравнению с рабочей температурой предыдущего процессора. Снижение рабочей температуры позволило усилить проявление квантовых эффектов, что способствует более точному и надежному выполнению процессором квантовых логических операций.

Сниженный уровень шумов - комбинация оптимизированной структуры нового чипа, новых архитектурных решений и применения новых материалов позволили уменьшить уровень собственных шумов процессора на 50 процентов по отношению к его предшественнику. Это, в свою очередь, позволило поднять быстродействие квантового процессора, надежность и стабильность его работы.

Повышенная точность схем контроля - огромную роль в деле увеличения на 40 процентов точности работы схемы контроля, отвечающей за обнаружение возникающих ошибок, сыграло уменьшение уровня шумов, о котором упоминалось чуть выше. Улучшение этих двух показателей позволило увеличить в несколько раз скорость выполнения целого ряда квантовых логических операций, что само по себе является огромным достижением.

Современное исполнение - как уже упоминалось выше, структура нового процессора содержит более 128 тысяч квантовых туннельных переходов Джозефсона (туннельные переходы со сверхпроводящими электродами). Эти переходы состоят из 6 металлических слоев, изготовленных по технологии 0.25 мкм, и, благодаря этому, новый процессор является самой сложной на сегодняшний день сверхпроводящей интегральной схемой.

Новые квантовые вычислительные технологии - эти технологии позволяют организовать абсолютно новые принципы распределения и использования квантовой вычислительной системы. В дополнение к технологиям дискретной оптимизации, использованной в процессорах предыдущего поколения, в новом процессоре реализована технология перепрограммирования периферийного оборудования, которая программным путем позволит настроить всю квантовую систему для решения какой-либо определенной задачи.