Nature опубликовал статью с описанием квантового процессора из 54 кубитов

Научный журнал Nature опубликовал статью разработчиков квантового процессора, который назвали Sycamore. Они утверждают, что их квантовый процессор впервые справился с задачей, которая не под силу ни одному из современных компьютеров, и таким образом реализовал «квантовое превосходство».

Группу разработчиков возглавляет профессор Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Джон Мартинис. Они собрали процессор из 54 кубитов, но в работе одного из них произошли неполадки, поэтому в итоге устройство работало на 53 кубитах. По словам разработчиков, высокую точность работы компьютера обеспечили специально разработанные алгоритмы, которые исправляли до 99,99% ошибок.

Все кубиты были соединены в своеобразную прямоугольную решетку. Иными словами, каждая ячейка квантовой памяти в нем была напрямую соединена с соседними четырьмя кубитами. Ученые могли гибко менять то, насколько сильно они взаимодействовали друг с другом.

Ученые протестировали свою разработку с помощью специально разработанной абстрактной задачи, которая связана с перебором случайных последовательностей чисел. По словам авторов работы, Sycamore проделал эту задачу миллион раз, на что ему понадобилось всего 3 минуты 20 секунд. Самому мощному на сегодня обычному компьютеру — «Саммиту» от IBM — на это понадобилось бы около 10 тыс. лет, уверены разработчики.

Мартинис с коллегами в статье утверждают, что их эксперимент представляет собой первое вычисление, которое может выполнить только квантовый компьютер. «Таким образом, квантовые процессоры достигли режима квантового превосходства, — пишут они. — Мы ожидаем, что вычислительная мощность подобных устройств будет расти и дальше с удвоенной экспоненциальной скоростью».

«Квантовые процессоры, построенные на базе сверхпроводящих кубитов, теперь могут проводить вычисления с размерностью в 2⁵³, что выходит далеко за рамки возможного для самых быстрых классических суперкомпьютеров. Мы достигли квантового превосходства и ожидаем, что вычислительные способности таких машин будут расти экспоненциально, подчиняясь некому квантовому аналогу закона Мура», — заключили ученые.

Следует отметить, что 20 сентября Financial Times уже публиковала заметку с заголовком «Google утверждает, что достиг квантового превосходства», в которой ссылались на доклад с сайта NASA. Там также говорилось, что научные сотрудники Google создали процессор, который может за считанные минуты совершить расчет, на который самому мощному существующему в мире компьютеру, «Саммиту» от американской компании IBM, понадобилось бы около 10 тыс. лет. К удивлению журналистов, вскоре после того, как они ознакомились с докладом Google, он пропал с сайта NASA

Справка. В отличие от привычных вычислительных машин, работа которых основана на минимально возможной единице информации — бите, квантовые компьютеры имеют дело с кубитами. У бита одновременно может быть только одно значение из двух — либо 1, либо 0. Кубит тоже может обозначать и 1, и 0, но при этом он может еще и одновременно находиться в обоих значениях, и в 1, и в 0. Это свойство кубитов позволяет квантовым компьютерам работать гораздо эффективнее обычных.

До начала 21 века само существование квантовых компьютеров было лишь мечтой теоретиков. Первыми ограниченный вариант квантового компьютера, в котором было всего 7 кубитов, создали специалисты IBM в 2001 году. Самыми мощными образцами последних лет стали 49-кубитный компьютер от Intel, 50-кубитная машина от IBM, 51-кубитный квантовый симулятор, созданный группой физиков под руководством Михаила Лукина, основателя Российского квантового центра.