Honeywell построит рекордно мощный квантовый компьютер

Американская промышленная корпорация Honeywell объявила о создании собственного квантового компьютера с рекордными характеристиками, который будет продемонстрирован в середине года. По словам сотрудников компании, по недавно предложенной интегральной метрике квантового объема он будет превосходить ближайших конкурентов как минимум в два раза. Также устройство будет отличаться от аналогов природой кубитов: в нем используются ионы в ловушках, а не сверхпроводящие контуры, как у Google или IBM, пишут исследователи в препринте на arXiv.org.

Квантовый компьютер — это вычислитель специального вида, который способен решать определенный класс задач несравнимо быстрее обычных компьютеров. Основное его отличие от обычного заключается в использовании квантовых битов (кубитов) для проведения операций, которые за счет законов квантовой механики могут не только принимать значения «0» и «1», но и находиться в их суперпозиции. В результате такое устройство может одновременно обрабатывать экспоненциально больше информации.

Ученые придумали множество возможных архитектур квантовых компьютеров и физических реализаций кубитов. В последние несколько лет наибольшее внимание было приковано к сверхпроводящим кубитам, так как их используют текущие лидеры отрасли, такие как IBM и Google. Однако другие группы ученых продолжали развивать альтернативы. Более того, многие ключевые работы были выполнены в других системах. Например, впервые полный набор квантовых логических вентилей был продемонстрирован с использованием ионных ловушек.

На данный момент наибольшим достижением в области квантовых компьютеров является демонстрация квантового превосходства процессором Sycamore компании Google в прошлом году. Это устройство смогло провести вычисления специального вида существенно быстрее, чем может сделать даже самый продвинутый суперкомпьютер, хотя среди специалистов нет единого мнения о степени превосходства в данном случае.

Исследователи из подразделения американского индустриального гиганта Honeywell опубликовали статью с описанием прототипа мощного квантового компьютера на ионных ловушках. Такое устройство хранит квантовую информацию с помощью ионизованных атомов, которые удерживаются и управляют посредством электромагнитных полей и лазерных импульсов. Авторы продемонстрировали реализацию произвольных четырехкубитных квантовых схем с помощью ионов иттербия и показали результаты ряда тестов.

Одновременно с появлением препринта на сайте корпорации были опубликованы планы по развитию направления разработки квантовых компьютеров, согласно которым через несколько месяцев компания покажет самое производительное устройство подобного рода в мире.

Honeywell занимается производством множества продуктов, начиная от бытовой электроники и спецодежды до высокотехнологичных композитных материалов, авиационных двигателей и научных приборов. В частности, она выпускает вакуумные насосы и устройства для достижения и работы при экстремально низких температурах, что необходимо для создания подходящих условий для сохранения квантовой запутанности между кубитами.

Сотрудники компании в качестве основной метрики производительности квантового компьютера использовали квантовый объем. Эта величина была введена в прошлом году сотрудниками IBM как раз для сравнения сильно отличающихся по архитектуре устройств. Квантовый объем в первую очередь зависит от количества кубитов, присущих им ошибок и сопряженности системы, то есть количества связей между кубитами. Считается, что итоговая величина показывает насколько сложные задачи может решать данный квантовый компьютер и насколько он эффективен в этом.

Кубиты на основе ионных ловушек по сравнению с более распространенными сегодня сверхпроводящими обладают как преимуществами, так и недостатками. Они обладают меньшими шумами и существенно дольше сохраняют квантовую запутанность, но работают медленнее, а само создание системы из многих кубитов и управление большим количеством ионов очень трудно реализовать с инженерной точки зрения.

Созданный прототип обладает квантовым объемом в 16 единиц, но к середине года авторы планируют представить устройство с объемом как минимум 64, что, по их словам, в два раза больше, чем у существующих конкурентов. Такая характеристика позволит ему реализовывать крупные квантовые схемы лучше и точнее аналогов. В более глобальные планы компании входит увеличение квантового объема примерно на порядок в год на протяжении пяти лет.

Партнерами Honeywell в этом проекте выступают JPMorgan Chase и Microsoft. Также корпорация инвестировала в компании Cambridge Quantum Computing (CQC) и Zapata Computing, которые разрабатывают алгоритмы для квантовых компьютеров.

Ранее физики провели неразрушающее измерение кубита в квантовой точке и измерили ошибку кубита с точностью порядка одной миллионной. О том, когда ждать новую квантовую гонку вооружений, читайте в материале «У кого кубитов больше».

Тимур Кешелава