Фото: сгенерировано нейросетью
Точность однокубитных операций составила 99,92%
Специалисты из ФИАН представили 70-кубитный квантовый компьютер, построенный на базе цепочки ионов. Уровень точности для операций над одним кубитом достиг 99,92%, информирует собственный корреспондент ТАСС.
«Таким образом мы показываем, что у нас есть 35 ионов иттербия. Мы контролируем в них четыре состояния, и эта система функционирует как 70-кубитный квантовый компьютер», — пояснил старший научный сотрудник ФИАН Илья Заливако.
Как отметили создатели, основа функционирования такого квантового устройства лежит в коллективных вибрациях всей ионной последовательности. Когда лазерное воздействие приходится на один ион, «возникают колебания по всей цепочке», а общие вибрационные моды для всех ионов обеспечивают их взаимосвязь и возможность проведения квантовых вычислений. Двухкубитные операции реализуются с помощью особых лазерных импульсов с замысловатой формой, направляемых на конкретную пару ионов.
Ключевым отличием этой разработки от традиционных ионных квантовых систем является подход к кодированию данных. В обычных установках с единой цепочкой ионов глобальная практика ограничивает число кубитов 35, так как расширение цепи усложняет контроль вибрационного спектра и создание запутанности состояний. В ФИАН удалось удвоить количество кубитов благодаря компактному хранению информации в ионах — применению четырехровневых квантовых структур, где один ион заменяет два кубита.
Для точного контроля квантовых состояний отдельных ионов задействуются два лазерных луча, способные оперативно сдвигаться по цепочке и фокусироваться на нужном элементе. Благодаря этому достигается автономное управление каждым квантовым элементом и надзор за четырьмя состояниями в каждом ионе.
По заявленным параметрам, устройство оперирует 70 кубитами, с точностью однокубитных операций 99,92% и двухкубитных — 95,4%. Связность между кубитами организована по принципу «тройной звезды», что дает возможность проводить операции между любыми кубитами, не ограничиваясь только соседними.
В полном 70-кубитном формате на всех регистрах протестировали ряд квантовых алгоритмов, среди них — поиск в базах данных по методу Гровера, алгоритм Бернштейна-Вазирани и формирование GHZ-состояния. Авторы подчеркнули, что платформа предназначена для реального экспериментирования и доработки квантовых программ, и она уже доступна для облачных вычислений.