Ученые выяснили, как можно создать полноценный квантовый компьютер

Исследователи из Австралии выяснили, как можно создать полноценный квантовый компьютер из множества кубитов внутри миниатюрного кремниевого чипа.

Инженеры из Университета Нового Южного Уэльса переработали дизайн современных кремниевых микропроцессоров и придумали новый вид архитектуры, которая использует стандартные полупроводники для выполнения квантовых вычислений.

Квантовые компьютеры работают по совершенно другому принципу, не так, как классические компьютеры, где вся информация закодирована последовательностью битов со значением 1 или 0. Наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере называется кубит, и, в отличие от бита, он может находиться в любом суперпозиционном состоянии. Таким образом, квантовый бит может принимать бесконечно много значений. В теории это должно в разы увеличить скорость вычислений.

Кубиты гораздо более чувствительны к различным помехам при передаче данных, чем транзисторы или ячейки памяти. Их крайне сложно объединять в цепочки и подключать к шинам данным. По сути, каждый кубит и систему связи с ним нужно настраивать индивидуально, что не позволяет производить их промышленным путем. Австралийским физикам удалось обойти это препятствие, "склеив" каждый кубит с небольшим набором обычных транзисторов и так называемых "плавающих затворов".

"Создание микропроцессорного чипа с миллиардом интегрированных рабочих транзисторов, которые работают вместе слаженно, как симфония — это впечатляющее достижение. Благодаря квантовым вычислениям мы находимся на пороге еще одного технологического скачка, который может быть столь же глубоким и преобразующим, как появление первого кремниевого чипа", - говорит один из авторов работы, глава факультета производства UNSW Эндрю Джурак.

Как отмечают авторы работы, новая архитектура включает в себя несколько обычных транзисторов, которые управляют работой гигантской двумерной сетки из кубитов, используя почти те же принципы и протоколы, которые сегодня применяются в обычной компьютерной памяти.

"Выбирая электроды над кубитом, мы можем управлять вращением кубита, который хранит квантовый двоичный код 0 или 1. А выбирая электроды между кубитами, мы можем выполнять двухкубитные логические взаимодействия или вычисления", — рассказывают авторы разработки.