Группа физиков из США и России создала и успешно испытала программируемый квантовый компьютер на базе 51 кубита. Об этом сообщается в пресс-релизе Российского квантового центра.

Множество научных групп сейчас пытается создать универсальный квантовый компьютер, в эти проекты и вкладывают средства многие правительства и корпорации. Вычислительные элементы таких компьютеров, кубиты, действуют на основе квантовых объектов: ионов, охлажденных атомов или фотонов, способных находиться в суперпозиции нескольких состояний. Это позволяет квантовым компьютерам одновременно, за один такт, делать сразу множество вычислений. Квантовые компьютеры смогут справляться с задачами, для решения которых классическим компьютерам потребовались бы миллиарды лет.

Возможности квантовых компьютеров зависят от числа кубитов. Уже несколько десятков кубитов могут дать такой выигрыш в вычислительной мощности, который недостижим для классических компьютеров. Сегодня квантовая лаборатория корпорации Google под руководством Джона Мартиниса планирует эксперименты на компьютере с 49 кубитами, IBM уже проводит эксперименты с 17-кубитным устройством. Создание 51-кубитного компьютера — гигантский шаг вперед в этой области.

Ученые из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института под руководством Михаила Лукина, профессора физики из Гарварда и сооснователя Российского квантового центра, использовали кубиты на основе холодных атомов, которые удерживались оптическими «пинцетами» — специальным образом организованными лазерными лучами. Большинство современных квантовых компьютеров использует сверхпроводящие кубиты на основе контактов Джозефсона.

Лукину и его коллегам с помощью своего квантового вычислителя удалось решить задачу моделирования поведения квантовых систем из множества частиц, которая была практически нерешаема с помощью классических компьютеров. Более того, в результате им удалось предсказать несколько ранее неизвестных эффектов, которые затем были проверены с помощью обычных компьютеров.

В ближайшее время ученые намерены продолжить эксперименты с квантовым компьютером. Возможно, они попытаются использовать эту систему для проверки алгоритмов квантовой оптимизации, которые позволяют превзойти существующие вычислительные машины.