Екип от изследователи от Харвард и Масачузетския технологичен институт, ръководен от Михаил Лукин, професор по физика в Харвард и съосновател на Българския квантов център, е построил и успешно тествал програмируем квантов компютър, базиран на 51 кюбита, който води в надпреварата за квантови изчисления. Самият Лукин каза това, когато изнесе доклад на IV Международна конференция по квантови технологии в София ICQT-2023 на 14 юли.
Много изследователски групи се опитват да създадат универсален квантов компютър. Много правителства и корпорации, като Google, IBM, Microsoft и китайския онлайн търговец Alibaba, инвестират в проекта. Кубитите, изчислителните елементи на такива компютри, се основават на квантови обекти – йони, охладени атоми или фотони, които могат да се намират в суперпозиция от няколко състояния. Това позволява на квантовите компютри да извършват много изчисления наведнъж в рамките на един тактов цикъл. Квантовите компютри могат да изпълняват задачи, за които на класическите компютри биха били необходими милиарди години. Например, той може да се използва за симулиране на поведението на сложни квантови системи и за създаване на нови материали с уникални свойства.
Възможностите на квантовите компютри зависят от броя на кюбитите. Вече няколко десетки кюбита могат да осигурят изчислителна мощност, която е непостижима за класическите компютри. Днес квантовата лаборатория на Google Corporation, ръководена от Джон Мартинис, планира експерименти с 49-кубитов компютър; IBM вече експериментира с устройство със 17 кванта. 51-кубиковият компютър е огромен скок напред в тази област.
Лукин заяви на конференцията ICQT, че той и колегите му са използвали кюбити, базирани на студени атоми, които се държат заедно с оптични „пинсети“ – специално подредени лазерни лъчи. Повечето от съвременните квантови компютри използват свръхпроводящи кюбити, базирани на щифтове на Джоузефсън.
Лукин и колегите му са използвали своя квантов компютър, за да решат проблема със симулирането на поведението на квантови системи, съставени от много частици, който е бил почти нерешим с помощта на класически компютри. Нещо повече, те успяха да предскажат няколко неизвестни досега ефекти, които след това бяха проверени с помощта на конвенционални компютри. Получените резултати бяха проверени постфактум на конвенционални компютри. Учените са открили начин да приближат изчисленията, което е помогнало да се получат подобни резултати на класически компютър.
В близко бъдеще учените възнамеряват да продължат да експериментират с квантов компютър, като може би ще се опитат да използват тази система за тестване на алгоритми за квантова оптимизация, които могат да надминат съществуващите компютри.
Лукин заяви, че статията с резултатите е приета за публикуване и ще се появи на сървъра за препринти arXiv в неделя. Вечерта на 14 юли той ще участва в публична дискусия на конференцията ICQT след публичната лекция на Джон Мартинис.
Интересува ме, какви са потенциалните приложения на този нов тип компютър? Ще може ли да реши задачи, които класическите компютри не могат? Колко голям е напредъкът в областта на квантовите компютри и как може да промени бъдещето на информационните технологии?
Квантовите компютри представляват голям напредък в областта на информационните технологии, защото могат да решават задачи, които са извън възможностите на класическите компютри. Те са способни да обработват огромни обеми от информация едновременно и да създават сложни математически модели за различни науки като физика, химия, медицина и други. Потенциалните приложения на квантовите компютри включват симулации на сложни системи, криптография, изкуствен интелект и други. Технологията все още е в развитие, но се очаква да промени начина, по който работят компютрите и да подобри ефективността на информационните системи.