Создана гибридная архитектура для фотонных квантовых компьютеров
Российские ученые предложили интегрировать фотонную квантовую систему с традиционной электронной памятью, что позволит ускорить разработку более универсальных квантовых устройств. Эти устройства смогут учитывать промежуточные результаты и продолжать вычисления на их основе, что поможет решить множество важных физических задач, сообщает пресс-служба Российского квантового центра. Данную информацию сообщает портал ТАСС.
По словам руководителя научной группы РКЦ Евгения Киктенко, традиционно квантовое вычисление представляется как последовательность заранее заданных операций, после которых выполняется финальное измерение. Однако новая модель предполагает, что некоторые части системы могут быть измерены в процессе вычисления, и полученные результаты будут использоваться для дальнейшего хода вычислений. Ученые исследовали, как такой подход может быть реализован в оптических системах с петлевой архитектурой.
Многие сложные задачи квантовые компьютеры не могут решить за один шаг — им необходимо проверить промежуточный результат и решить, что делать дальше: продолжать вычисление, повторить операцию или скорректировать состояние системы. Это побуждает ученых разрабатывать подходы, позволяющие вычислительному устройству самостоятельно сбрасывать свои ячейки памяти и выполнять новые шаги вычислений.
Динамические схемы уже создаются на сверхпроводниковых квантовых процессорах, однако для фотонных квантовых компьютеров они еще не были реализованы. Российские физики восполнили этот пробел, разработав схему, позволяющую проводить многоэтапные квантовые вычисления на гибридных фотонных квантовых компьютерах. Ключевым элементом стало создание замкнутого маршрута для частиц света, что позволяет считывать и запоминать квантовое состояние фотонов после каждого шага вычислений.
Хотя этот подход не устраняет квантовую случайность, он помогает устройству учитывать предыдущие состояния частиц, что снижает неопределенность измерений. В некоторых случаях без этой информации следующее измерение может дать пять различных результатов, тогда как с учетом истории их число сокращается до двух. Ученые также подсчитали, что системе достаточно хранить лишь несколько последних измерений, а не всю историю работы.
Реализация данной схемы на практике существенно расширит возможности решения задач с помощью гибридных квантовых компьютеров на фотонной платформе. Ученые предполагают, что таким образом можно будет решать множество сложных физических задач, недоступных классическим компьютерам, а также проверить принцип Ландауэра — основополагающий закон информатики, согласно которому при обработке любого бита информации выделяется тепловая энергия.
