IBM уместила на интегральном чипе 433 кубита

Ученые из IBM смогли собрать самый большой квантовый вычислитель Osprey из 433 сверхпроводниковых кубитов, сообщает NewScientist. Это более чем в три раза превышает размер предыдущего рекорда компании в 127 кубитов и более чем в восемь раз — 53-кубитный вычислитель Google Sycamore.

Число кубитов у существующих на данный момент квантовых устройств не позволяет пока решать прикладные задачи. Квантовое превосходство, которое показал сверхпроводниковый процессор Sycamore, говорит лишь о том, что в некоторых специально выбранных задачах квантовый вычислитель оказывается быстрее классического. Для того чтобы от абстрактных задач перейти к реальным, необходимы десятки и сотни тысяч кубитов.

Помимо наращивания числа кубитов ученым приходится задумываться и над тем, как не сделать свой процессор очень громоздким как, например, получилось у группы ученых из Китая. Фотонный вычислитель, на котором они продемонстрировали квантовое превосходство, включает в себя оптический интерферометр, который был собран на оптическом столе с использованием объемной оптики (когда фотоны перемещаются по воздуху, а схема состоит из обычных зеркал, линз и других оптических элементов), именно поэтому для ее сборки требуется много места, а для настройки — большая точность. Избежать проблем с масштабируемостью можно, если перенести интерферометры на небольшие чипы с оптическими волноводами. И если фотонные схемы на интегральных чипах стали популярны недавно, то сверхпроводниковые вычислители с самого начала печатались на них.

Исследователи из IBM стремятся масштабировать процессоры на сверхпроводниках и на этот раз им удалось создать компактный интегральный чип с 433 кубитами. Самое сложное в создании чипа с большим числом сверхпроводниковых кубитов — избежать или значительно уменьшить нежелательное взаимодействие между кубитами. Чем больше кубитов необходимо уместить на чипе, тем плотнее они должны быть там расположены и тем технически сложнее бороться с перекрестным взаимодействием между кубитами.

Физики ставили перед собой задачу проверить возможно ли практически будет уместить такое число сверхпроводниковых кубитов на чип и при этом сохранить его работоспособность. Они не пытались использовать чип для каких-либо вычислений, поэтому пока нельзя предсказать, удастся ли им показать квантовое превосходство на прикладной задаче и сколько времени потребует настройка и программирование процессора. Тем не менее, к 2023 компания планирует разработать 1121-кубитный вычислитель.

Помимо фотонных и сверхпроводниковых устройств, интегральные чипы используют для создания искусственных атомов — физикам из США уже удалось собрать модульный 128-кубитный процессор, кубитами в котором служат дефекты кристалла. А для того, чтобы перспективные квантовые вычислители можно было проверять и применять, ученые уже подбирают подходящие прикладные задачи.