В любой квантовой вычислительной системе квантовые биты, кубиты, действуют одновременно, как ячейки памяти и как базовые вычислительные устройства. Для проведения сложных вычислений кубиты должны быть способны взаимодействовать друг с другом, и обеспечение этого продолжает оставаться существенным препятствием к разработке квантовых компьютеров большого масштаба. Для решения этой проблемы Вольфганг Лехнер (Wolfgang Lechner), Филипп Хок (Philipp Hauke) и Питер Золлер (Peter Zoller) еще в 2015 году предложили новую архитектуру квантовых компьютеров, которая получила название LHZ по первым буквам фамилий ее разработчиков.

"Эта архитектура изначально была ориентирована на решение задач из области оптимизации" - вспоминает Вольфганг Лехнер, ученый из Отдела теоретической физики университета Инсбрука, Австрия, - "Впоследствии мы переработали и сократили эту архитектуру до возможного минимума, чтобы задачи оптимизации могли решаться с ее помощью максимально эффективно".

Физические кубиты в архитектуре LHZ обеспечивают относительную координацию с другими кубитами. "Это означает, что не все кубиты вычислительной системы должны иметь возможность взаимодействия друг с другом" - объясняет Вольфганг Лехнер, - "И теперь мы продемонстрировали, что паритетная архитектура LHZ также подходит для создания универсального квантового компьютера".

Компьютеры, построенные на базе паритетной архитектуры, могут выполнять операции с двумя или большим количеством кубитов, используя один единственный кубит в качестве "посредника". "Некоторые из существующих квантовых компьютеров уже способны осуществлять подобные операции, правда, пока только в очень маленьких масштабах" - рассказывает Майкл Феллнер (Michael Fellner), член исследовательской группы.

В качестве демонстрации возможностей LHZ-архитектуры, исследователи запустили на своем паритетном компьютере квантовое преобразование Фурье, фундаментальный "блок" многих квантовых алгоритмов. Паритетная система справилась с решением этой задачи за существенно меньшее количество шагов, а значит, гораздо быстрее других систем. "Также мы показали, что реализованный в архитектуре мощный параллелизм позволил выполнить более быстро и эффективно известный алгоритм Шора для факторизации чисел" - рассказывает Майкл Феллнер.

Так же в архитектуре LHZ реализована двухуровневая система автоматической коррекции ошибок. При этом, ошибки, которые выявляются и исправляются достаточно просто, такие, как "переворот бита" или "фазовая ошибка", корректируются еще на аппаратном уровне. А другие, более сложные типы ошибок, корректируются при помощи специализированного программного обеспечения.

В настоящее время Вольфганг Лехнер и Магдалена Хаузер (Magdalena Hauser) организовали новую компанию под названием ParityQC. Специалисты этой компании, работая с партнерами из научного мира и промышленного сектора, занимаются дальнейшей разработкой квантового компьютера следующего поколения на LHZ-архитектуре, который будет использован в целях решения практических задач разного типа.



Ключевые слова:
LHZ, Квантовый, Паритетный, Компьютер, Архитектура, Кубит, Коррекция, Ошибка

Первоисточник

Другие новости по теме:

Разработана новая архитектура для масштабируемых квантовых вычислительных систем, допускающая их свободное программирование

Ученые-физики разработали и продемонстрировали архитектуру фон Неймана для квантовых компьютеров.

Ученые разработали принципиально новый принцип построения квантового компьютера

Создан первый квантовый компьютер, имеющий архитектуру фон Неймана.

Гибридные кубиты устраняют одну из главных проблем на пути создания практических квантовых компьютеров

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.