Телепортировали бит: квантовые новости недели

Российские ученые разработали новую архитектуру квантового процессора

Специалисты Российского квантового центра получили патент на физическую реализацию квантового компьютера на основе кудитов — квантовых систем, способных одновременно находиться в более чем двух состояниях, пишет «Коммерсант». Документ будет действовать на территории России до конца 2040 года. В ближайшее время исследователи также планируют подать заявку на международную регистрацию.

В мире над развитием кудитных квантовых процессоров работают только четыре команды. Американская Riggeti Computing использует кудиты на сверхпроводниках, Пекинский университет — на фотонах, австрийский стартап AQT и Российский квантовый центр — на ионах.

Получение патента позволит команде РКЦ в перспективе подтвердить значимость отечественных разработок на мировом уровне и закрепить исключительное право на архитектуру созданного процессора. Особенность технологии заключается в комбинации двух подходов к увеличению мощности квантового компьютера. Первый предполагает замену кубитов эквивалентным количеством кудитов, второй — использование дополнительных уровней кудитов вместо отдельных вспомогательных кубитов (анцилл) для выполнения промежуточных вычислений.

Квантовую информацию впервые удалось телепортировать

Исследователям из Делфтского технического университета (Нидерланды) удалось телепортировать квантовую информацию по элементарной сети, передает «Хайтек». Этот проект — важный шаг на пути к созданию квантового интернета, который основан на способности передавать квантовую информацию — квантовые биты — между узлами сети. Таким образом можно будет использовать все опции, доступные при обычном интернете, включая безопасный обмен конфиденциальной информацией.

Узлы такой квантовой сети состоят из небольших квантовых процессоров. Передача квантовой информации между процессорами — трудная задача. Авторы новой работы решили использовать телепортацию: квантовый бит исчезает на стороне отправителя и появляется на стороне получателя. Поскольку квантовому биту не нужно перемещаться через промежуточное пространство, нет никаких шансов, что он будет потерян.

Для того чтобы иметь возможность телепортировать квантовые биты, требуется несколько факторов: квантово-запутанная связь между отправителем и получателем, надежный метод считывания квантовых процессоров и возможность временного хранения квантовых битов.

Физики придумали, как сделать квантовые компьютеры более точными

Группа исследователей из Университета Инсбрука, Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена и Юлихского исследовательского центра предложила метод, который может привести к появлению безошибочных квантовых компьютеров, сообщает «Хайтек».

Обычный компьютер избегает ошибок, создавая избыточные копии информации в виде битов. Копии в дальнейшем используются для проверки данных. Однако законы квантовой механики не позволяют копировать данные из одного кубита в другой. Так что в случае с квантовыми компьютерами вместо копирования ученые распределяют данные по многочисленным физическим кубитам для достижения информационной избыточности для решения задач.  

Исследователи придумали вычислительную операцию, которая включает в себя два логических квантовых бита и может использоваться для решения любых задач. Фактически эта операция представлена набором универсальных вентилей, или квантовых схем, способных обрабатывать все виды математической информации. Этот набор применили на квантовом компьютере с ионной ловушкой, который обрабатывает квантовую информацию посредством движения заряженных атомных частиц, взвешенных в свободном пространстве под действием электромагнитного поля. Всего компьютер с ионной ловушкой содержал 16 атомов. 

Два логических бита набора, называемые вентилем CNOT и вентилем T, хранят квантовую информацию. Каждый бит был разделен на семь атомов, и впервые ученые смогли реализовать универсальный вентиль на отказоустойчивых битах. Отказоустойчивость — это способность системы продолжать свою работу даже после выхода из строя некоторых ее узлов.