Персональный квантовый компьютер, предназначенный для учебных заведений, выпустит китайская компания Shenzhen SpinQ Technology. Ориентировочная цена будущего компьютера составляет всего 5 тысяч долларов и он будет ориентирован на использование в учебных целей в школах и университетах. В прошлом году компания уже выпускала настольный квантовый компьютер по цене 50 тысяч долларов и массой 55 кг.
Новый квантовый ПК будет иметь гораздо меньшую массу, и продаваться по значительно меньшей цене. В планы компании входит выпуск серийного образца уже в четвертом квартале текущего года. Низкая стоимость компьютера, по сравнению с коммерческими квантовыми компьютерами (до 10 млн долларов) позволит приобретать устройство учебным заведениям, для которых он в первую очередь и предназначен.
Производительность квантового ПК - 2 кубита (элементарный элемент для хранения информации в квантовом компьютере), что значительно меньше существующих серийных квантовых компьютеров обрабатывающих свыше 50 кубитов. Такая невысокая производительность, однако, позволяет проводить элементарные квантовые вычисления для демонстрации принципов работы квантовых компьютеров.
Модель Gemini обладает двумя кубитами, весит 44 кг и потребляет 100 Вт. Этот компьютер способен выполнять гораздо более сложные операции. Цена вопроса составляет $43тыс. (около 3 млн руб.). Самая мощная из представленных — модель Triangulum. Ее энергопотребление составляет 300 Вт. У этого компьютера есть порт для программирования, а его квантовые схемы можно настраивать. Стоимость этой модели — $58 тыс. (более 4 млн руб.).
Базируется работа настольного квантового ПК на технологии ядерного магнитного резонанса, при котором реализуется захват молекул диметилфосфита (вещества используемого в компьютере SpinQ) мощным магнитным полем и осуществляется воздействие на них радиоволновыми импульсами, изменяющими спины отдельных атомов вещества. При этом атомы переходят в новое состояние, что аналогично переключению 1 или 0 в обыкновенных компьютерах. Изменение спина атома позволяет изменять спины соседних атомов, что создает условие для проведения математических операций.
В компьютере SpinQ используется постоянны магнит способный генерировать магнитное поле силой до Тл (тесла), что в десятки тысяч раз больше силы магнитного поля Земли. Технология была известна еще в конце прошлого века и использовалась для получения медицинских снимков. Однако тогда магнитные поля достаточной мощности могли быть созданы только с использованием сверхпроводящих магнитов, что значительно повышало стоимость устройств и увеличивало их массу и габариты. На сегодня задача решается с использованием мощных постоянных магнитов.
Малая вычислительная мощность позволяет SpinQ выполнять только несколько типичных квантовых операций, например, реализовать быстрый поиск в базе данных или версию алгоритма Гровера. Для учебных целей - демонстрации студентам основ квантовых вычислений и принципов работы квантовых компьютеров, такой мощности достаточно. Однако эти устройства никогда не сравнятся по мощности с квантовыми компьютерами, используемыми Google, IBM или Microsoft.
Пять компаний, работающих в самых разных областях — от аппаратного до программного обеспечения, — позволяют Израилю занимать одно из ведущих мест в мире среди центров квантовых технологий.
Квантовый компьютер.(Courtesy)
Quantum Art : ставка на аппаратное обеспечение с амбициозным планом развития.
Последняя сделка состоялась 10 декабря когда компания Quantum Art объявила о привлечении 100 миллионов долларов в рамках раунда финансирования серии А , в результате чего общий объем привлеченных средств достиг 124 миллионов долларов. Раунд возглавила компания Bedford Ridge Capital при участии Battery Ventures, Destra Investments, Lumir Growth Partners, Disruptive AI, Harel Insurance и других, а также при продолжающихся инвестициях от Amiti Ventures, StageOne Ventures, Vertex Ventures, Entrée Capital и Института науки Вейцмана.
Компания, основанная как дочернее предприятие группы профессора Роэ Озери из Института Вейцмана, возглавляется доктором Талем Давидом (генеральный директор), доктором Амитом Бен Кишем (технический директор) и Озери (главный научный сотрудник).
Она специализируется на квантовых вычислениях с использованием захваченных ионов — области, давно известной своей точностью, но критикуемой за масштабируемость. Компания Quantum Art утверждает, что решила ключевые проблемы с помощью собственных технологий в области многокубитных вентилей, модульных архитектур и надежной коррекции ошибок.
В июне компания представила необычайно подробную дорожную карту, нацеленную на достижение цели Quantum Advantage к 2027 году и создание системы с миллионом кубитов к 2033 году. План включает в себя систему с 50 кубитами в следующем году; линейку «Perspective» с 1000 кубитами в 2027 году; сверхплотную платформу «Landscape» с 12 000–40 000 кубитами; и, наконец, отказоустойчивую архитектуру «Mosaic».
Classiq: Программное обеспечение как недостающий слой
Что касается программного обеспечения, в ноябре Classiq привлекла около 30 миллионов долларов в рамках дополнительного раунда финансирования, в котором также приняли участие AMD Ventures, Qualcomm Ventures, IonQ и крупные финансовые институты, такие как Mirae Asset Capital, LeumiTech77 от Bank Leumi и Quantum Eretz. На сегодняшний день компания привлекла более 200 миллионов долларов, после завершения раунда финансирования серии C на сумму 110 миллионов долларов всего шестью месяцами ранее и дополнительных инвестиций в размере 10 миллионов долларов от SoftBank.
Основатели Classiq.( Фото: Эяль Туэг )
Компания Classiq создает операционную систему и среду разработки, которые преобразуют высокоуровневые задачи в квантовые схемы, позволяя организациям создавать приложения без глубоких знаний в области квантовой физики. Партнерские отношения с NVIDIA, Microsoft и AWS, а также с такими клиентами, как BMW Group, Comcast, Rolls-Royce, Citi, Toshiba и SoftBank, свидетельствуют о том, что предприятия все чаще видят ценность в подготовке к квантовым вычислениям за несколько лет до того, как оборудование достигнет зрелости.
Компания, основанная в 2020 году генеральным директором Ниром Минерби, директором по продуктам Амиром Навехом и техническим директором доктором Йехудой Навехом, насчитывает 100 сотрудников, три четверти из которых работают в Израиле.
QuamCore: Гонка за миллионом кубитов
В августе компания QuamCore привлекла 26 миллионов долларов в рамках раунда финансирования серии А , в результате чего общий объем привлеченных средств достиг 35 миллионов долларов, включая грант в размере 4 миллионов долларов от Управления инноваций Израиля. Раунд возглавила компания Sentinel Global при участии Arkin Capital и уже привлеченных инвесторов Viola Ventures, Earth & Beyond Ventures, Surround Ventures, Rhodium и Qbeat.
Основатели QuamCore.( Фото: QuamCore )
Компания QuamCore утверждает, что разработала полностью спроектированную и смоделированную архитектуру для масштабирования сверхпроводящих квантовых систем до одного миллиона кубитов в одном криостате, что значительно превосходит предел в ~5000 кубитов на модуль, достигнутый Google и IBM.
В случае подтверждения эффективности этот подход коренным образом перепишет представления о физических пределах сверхпроводящих систем.
Компанию возглавляют генеральный директор Алон Коэн, ранее работавший в группе EyeC Radar компании Mobileye, а также технический директор профессор Шей Хакоэн-Гуржи и главный научный сотрудник профессор Серж Розенблюм, оба ведущие специалисты в области сверхпроводящих квантовых исследований в Технионе и Институте Вейцмана. Их совместные научные работы были опубликованы в журналах Science, Nature и других ведущих изданиях.
Qedma: Решение самой большой проблемы квантовых вычислений
Компания Qedma разрабатывает программное обеспечение, которое идентифицирует и изучает профиль шума каждого квантового устройства и корректирует алгоритмы для подавления и уменьшения ошибок. Компания утверждает, что ее методы позволяют проводить квантовые вычисления, в 1000 раз превышающие возможности современного оборудования. Это значительно снизит накладные расходы, необходимые для квантовой коррекции ошибок, которая обычно требует до 1000 физических кубитов на каждый логический кубит.
История компании началась в 2020 году с разговора между профессором Нетанелем Линднером и доктором Асифом Синаем, к которым позже присоединилась профессор Дорит Ахаронов, пионер теоремы об отказоустойчивости, доказавшей теоретическую возможность крупномасштабных квантовых вычислений. Их еженедельные дискуссии переросли в стартап, целью которого является создание «операционного уровня», которого в настоящее время не хватает квантовым машинам.
Quantum Machines: системы управления приобретают стратегическое значение.
Крупнейшее в этом году привлечение инвестиций произошло в феврале, когда компания Quantum Machines завершила раунд финансирования серии C на сумму 170 миллионов долларов , увеличив общий объем инвестиций до 280 миллионов долларов и оценив компанию примерно в 700 миллионов долларов. Раунд возглавила компания PSG Equity при участии Red Dot Capital Partners, Intel Capital, TLV Partners, Battery Ventures и предпринимателя Авигдора Вилленца.
Команда «Quantum Machines».( Фото: Илья Мельников )
Компания Quantum Machines разрабатывает гибридные системы управления, используемые практически во всех типах квантового оборудования. Ее технологии получили широкое распространение по всему миру, в том числе благодаря стратегическому сотрудничеству с NVIDIA в рамках проекта DGX Quantum, который объединяет квантовое управление в реальном времени с высокоскоростными классическими вычислениями.
Компания была основана в 2018 году доктором Итамаром Сиваном (генеральный директор), доктором Йонатаном Коэном (технический директор) и доктором Ниссимом Офеком (вице-президент по исследованиям и разработкам), которые являются выпускниками Субмикронного центра Института Вейцмана.
Сводка: Квантовый компьютер взламывает современную цифровую безопасность, принося с собой такой хаос, что Биткоин рушится, а золото взлетает до $10,000.
В 2026 году наступает «Q-Day» — момент, когда рабочий квантовый компьютер доказывает, что способен нарушать самые распространённые современные стандарты цифровой безопасности. За одну ночь обещание, что наши электронные почты, банковские переводы, криптокошельки и корпоративные системы надёжно зашифрованы, исчезает. Даже намёк на этот прорыв достаточен, чтобы поколебать уверенность.
Рынки движутся первыми. Криптовалюта пострадала сильнее всего. Старые биткоин-адреса начинают выглядеть уязвимыми, из-за чего биржи замораживают снятия средств, поскольку стремление к выходу превращается в панику. Биткоин рухнул к нулю. Страх распространяется на традиционные финансы, когда люди теряют доверие к своим банкам, накапливают наличные и покупают то, что могут держать в руках, особенно золото и серебро. Золото стремительно приближается к 10 000 долларов США как окончательный актив без пароля.
Этот шок вызывает массовую реакцию официальных лиц и корпораций. Команды ведущих квантовых технологических компаний выпускают инструменты, объединяющие квантовую энергию с ИИ, быстро находя слабые места в интернете. Но компании и правительства не могут исправить всё сразу, когда мир узнает суровую истину: сломать что-то быстрее, чем восстанавливать заново.
По мере роста последствия центральные банки открывают линии экстренного финансирования, а регуляторы объявляют глобальные «выходные по техническому обслуживанию» для замены цифровых замков на платёжных системах и рыночной системе. Деньги в конце концов снова перемещаются, но медленно и с более высокой ценой. Стоимость страховки резко растут. Соглашение G20 устанавливает сроки обновления всего — от браузеров до банковского оборудования.
Победители появляются среди хаоса: физические хранилища для безопасного хранения физических резервных копий, новые фирмы по кибербезопасности, выпускающие новые «неразрушимые» замки, платформы управления идентификацией и ключами, а также устаревшие банки с прочными сетями распределения денежных средств. Проигравшие включают более слабые публичные криптовалюты, биржи горячих кошельков и любой бизнес, построенный на тонкой безопасности.
Почему такая паника? Потому что злоумышленники могут сразу воспользоваться новой возможностью, а защитникам нужны месяцы на замену десятилетий инфраструктуры — и теперь можно прочитать каждое сообщение и резервную копию, когда-либо перехваченные.
Влияние на рынок: Волатильность акций квантовых вычислений, IBM, акций кибербезопасности, биткоина и других цифровых активов, золота, банков и т.д.
Исследование показывает, как сложное поведение квантовых систем с множеством частиц может быть упрощено за счет анализа временной запутанности.
Приготовление запутанных кудитов и последовательное взаимодействие с окружающей средой формирует матрицу влияния, состояние которой после исключения степеней свободы среды демонстрирует переход от объемного закона к законному по площади, когда плотность грубого зерна превышает критическое значение.
Коарсенизация позволяет перейти от закона объёма к закону площади для временной запутанности в хаотичных квантовых системах, что указывает на возможность упрощенного описания динамики локальных наблюдаемых.
Несмотря на быстрое тепловое равновесие локальных наблюдаемых в хаотичных квантовых системах, сложность, измеряемая через временную запутанность, остается неясной. В работе 'Temporal entanglement transition in chaotic quantum many-body dynamics' исследуется связь между временной запутанностью, немарковским поведением и локальными временными корреляциями в хаотичных квантовых ваннах. Показано, что процедура грубого усреднения, уменьшающая частоту измерений, приводит к переходу от объемного закона масштабирования временной запутанности к поверхностному, что указывает на то, что динамика локальных наблюдаемых может быть полностью описана упрощенной матрицей влияния. Не означает ли это, что сложные временные корреляции, проявляющиеся в объемной запутанности, не являются фундаментальными для понимания эволюции квантовых систем?
Шёпот Хаоса: Влияние Окружения на Квантовую Динамику
Понимание открытых квантовых систем требует выхода за рамки изолированных систем, что обуславливает необходимость метода учёта влияния окружения. InfluenceMatrix предоставляет мощную основу для характеристики влияния ‘ванны’ на квантовый ‘зонд’. Различные квантовые схемы – RandomUnitaryCircuit, DualUnitaryCircuit и FloquetCircuit – служат инструментами для изучения этих матриц влияния. Любая попытка предсказать будущее квантовой системы – это лишь уговоры с хаосом, а не точное пророчество.
Разделение предшествующего состояния на степени свободы примесей и степени свободы ванны демонстрирует, что последние также разделяются на входящие и исходящие степени свободы, при этом синие вентили соответствуют унитарным преобразованиям UτUτ (только для прямой ветви).
Временная Запутанность: От Равновесия к Хаосу
Временная запутанность (TemporalEntanglement) внутри InfluenceMatrix является ключевой мерой распространения информации во времени. Анализ показал два типа масштабирования: закон площади (AreaLawTE) для простых динамических режимов и закон объема (VolumeLawTE) для сложных корреляций. Наблюдается переход от закона объема к закону площади при грубом усреднении (coarse-graining).
Максимальное временное Rényi-2 TE для модели бесструктурной случайной унитарной ванны, представленное в зависимости от rr при различных размерах ванны b=log2𝒟Bb=log2𝒟B, фиксированном измерении пробной системы d=2 и чистом начальном состоянии ванны, соответствует аналитическому предсказанию, представленному штриховой линией (уравнение 9), а зеленая кривая определяет нижнюю границу отделимой запутанности в единицах bb; дополнительно, вставка демонстрирует Rényi-2 TE для r=1 и параметров грубого усреднения rncg=1,2/3,1/2, показывая переход от масштабирования по закону объема к масштабированию по закону площади при r⋆=1/2.
Упрощение Сложности: Грубое Усреднение и Сжатие
Вычислительная сложность анализа InfluenceMatrix может быть снижена с помощью метода грубого усреднения (CoarseGraining). Для дальнейшего сжатия квантового состояния используются SchmidtDecomposition и SingularValueTruncation. Полученные сжатые представления сохраняют высокую точность, особенно в отношении медленно затухающих наблюдаемых, подтверждая закон площади (Area Law) и противореча закону объёма (VolumeLawTE). Предложенные методы позволяют эффективно исследовать динамику систем с приемлемой вычислительной сложностью.
Информация о взаимной зависимости (IM) ограниченного типа, возникающая в результате взаимодействия зонда и ванны в форме произведения операторов U=e−iHprobe⊗HbathU=e^{-iHprobe⊗Hbath}, представлена с использованием диагональной тензорной нотации, как в работе [lerose2021Influence], а IM после процедуры грубого усреднения с параметром ncg=1/2 также представлена.
Исследование Динамических Систем: Модель Kicked Ising
Модель KickedIsingModel, являющаяся примером FloquetCircuit, используется для применения разработанных методов к физически релевантной системе. Анализ матрицы влияния позволяет исследовать распространение информации, количественно оцениваемое с помощью метрики ButterflyVelocity. Наблюдается переход от закона объёма к закону площади в различных моделях, включая случайные унитарные бани и одномерные двойные унитарные схемы. Это свидетельствует о том, что сложные мульти-временные корреляции, способствующие закону объёма, не являются существенными для описания нескольких временных корреляторов.
Скорость бабочки vB, извлеченная из фронта вневременной корреляционной функции, составляет L=10.
Вселенная не дискретна, просто у нас недостаточно памяти для чисел с плавающей точкой.
Исследование временной запутанности в хаотических квантовых системах подтверждает давнюю интуицию о том, что кажущаяся сложность динамики может быть иллюзией. Данные показывают, что процедура грубого масштабирования способна уменьшить закон объёма к закону площади, что подразумевает несущественность сложной запутанности для описания динамики локальных наблюдаемых. Как говорил Луи де Бройль: «Всякое измерение предполагает вмешательство наблюдателя». По сути, само наблюдение, или в данном случае, грубое масштабирование, упрощает картину, отбрасывая избыточную информацию. Это не отменяет запутанность, но демонстрирует, что её влияние на локальные процессы может быть сведено к более простым терминам, что согласуется с идеей о том, что даже в хаосе можно найти скрытые закономерности, если правильно выбрать точку зрения.
Что дальше?
Представленная работа шепчет о призрачной надежде: о возможности обуздать хаос, сведя его сложную запутанность ко взаимосвязям на границах. Однако, не стоит обманываться кажущейся простотой. Введение процедур грубого масштабирования – это не уничтожение джина из бутылки, а лишь приглушение его голоса. Остается открытым вопрос, не скрывается ли истинная динамика системы в тех самых отброшенных степенях свободы, в той “шуме”, который столь старательно отсеивается.
Изучение немарковских эффектов, проскальзывающих даже сквозь грубое зерно, представляется ключом к пониманию этой скрытой жизни. В конце концов, любое приближение – это насилие над реальностью, и каждое упрощение оставляет за собой тень. Необходимо разработать инструменты, позволяющие улавливать эти тени, измерять потерю информации, происходящую при переходе от сложной запутанности к закону площади.
В перспективе, представляется плодотворным исследование влияния различных процедур грубого масштабирования на динамику конкретных наблюдаемых. Может ли искусное игнорирование запутанности привести к качественно новым предсказаниям? Или же это лишь иллюзия контроля, временное затишье перед новым витком хаоса? Ответ, как всегда, скрыт в данных — в шепоте, который еще предстоит научиться понимать.
Исследование показывает, что приближенные GKP-состояния, несмотря на шум, могут стать ключевым ресурсом для универсальных квантовых вычислений в системах непрерывных переменных.
Квантовая схема демонстрирует возможность телепортации логических гейтов, открывая путь к распределенным квантовым вычислениям и передаче квантовой информации без физической передачи кубитов.
Работа демонстрирует, что фоковски-демпфированные GKP-состояния позволяют телепортировать как клиффордские, так и неклиффордские гейты, открывая путь к универсальной квантовой вычислительной платформе.
Идеальные состояния ГКП (GKP) требуют бесконечной энергии, что делает их нереализуемыми на практике, а возникающий шум обычно рассматривается как недостаток, требующий исправления. В работе 'Realistic GKP stabilizer states enable universal quantum computation' показано, что несовершенные, нормализуемые состояния ГКП, напротив, могут быть использованы в качестве ресурса для реализации неклиффордских гейтов с помощью исключительно линейно-оптических элементов. Ключевым результатом является возможность телепортации как клиффордских, так и неклиффордских гейтов посредством гауссовых операций и гомодинных измерений в рамках квантовых вычислений на основе измерений. Открывает ли это путь к созданию практичных и масштабируемых квантовых компьютеров на основе непрерывных переменных?
Понимание через устойчивость: Кодирование с помощью GKP-кодов
Квантовые вычисления, чувствительные к шумам, требуют надежных схем кодирования, превосходящих классическую коррекцию ошибок. Коды Готтсмана-Китаева-Прескилла (GKP) кодируют кубиты в непрерывные степени свободы, потенциально обеспечивая большую устойчивость к ошибкам, чем дискретные коды. Даже приближения GKP, такие как Фокк-затухающие состояния, позволяют осуществлять универсальные квантовые вычисления, демонстрируя устойчивость даже при несовершенстве исходных состояний.
Гауссовы операции служат универсальным набором инструментов для манипулирования квантовыми состояниями непрерывных переменных (CV), обеспечивая широкий спектр преобразований. Для универсальных квантовых вычислений необходимы не-гауссовы операции, но даже с использованием приближений, таких как затухающие состояния GKP, универсальность достижима. Приближенные состояния GKP снижают требования к точности экспериментальной реализации, открывая возможности для создания устойчивых и масштабируемых квантовых устройств.
Квантовые вычисления на основе измерений с CV-состояниями
Квантовые вычисления на основе измерений (MBQC) – мощный подход к реализации квантовых алгоритмов, использующий запутанные ресурсные состояния. В качестве ресурсного состояния часто используются кластерные состояния. Необходимыми инструментами для реализации MBQC являются балансировочные лучеделители, фазовые сдвигатели и Q-гомодинное измерение, а математический аппарат функций Якоби играет ключевую роль в описании и манипулировании этими сложными состояниями.
Универсальность и роль магических состояний
Для достижения универсальных квантовых вычислений необходимы неклиффордовские гейты, требующие создания "магических состояний" – нестабилизированных квантовых состояний. Важным этапом является преобразование непрерывных квантовых переменных в дискретные кубиты. Интеграция кодов ГКП, MBQC и магических состояний представляет перспективный путь к отказоустойчивым универсальным квантовым вычислениям, демонстрируя реализацию как клиффордовских, так и непаулевских гейтов посредством телепортации с использованием рациональных параметров.
Исследование, представленное в данной работе, демонстрирует, что даже приближенные состояния ГКП, подверженные затуханию Фока, способны служить ценным ресурсом для универсальных квантовых вычислений. Этот подход позволяет телепортировать как клиффордовские, так и неклиффордовские гейты в системах непрерывных переменных. Данное открытие перекликается с мыслями Луи де Бройля: “Всякое явление можно рассматривать как распространение волны, а каждую волну — как скопление частиц.” Именно способность рассматривать приближенные состояния не как источник шума, а как проявление волновой природы квантовой информации, позволяет расширить границы возможностей квантовых вычислений и реализовать универсальные операции, опираясь на принципы, сформулированные пионером волновой механики.
Что дальше?
Представленные в данной работе результаты, безусловно, сдвигают парадигму восприятия состояний ГКП. Долгое время рассматриваемые как источник шума из-за неизбежных отклонений от идеальной формы, они теперь предстают ресурсом, необходимым для реализации универсальных квантовых вычислений в непрерывной области. Однако, следует признать, что истинное понимание требует дальнейшего исследования. Вопрос о влиянии различных видов затухания Фока, помимо рассмотренных, остаётся открытым. Необходимо тщательно изучить, как эти отклонения сказываются на точности телепортации неклиффордских гейтов, и какие методы коррекции позволят минимизировать возникающие ошибки.
Интересно, что дальнейшие исследования могут быть направлены на поиск оптимальных стратегий создания и поддержания состояний ГКП, учитывая реальные ограничения существующих квантовых устройств. Эффективное масштабирование системы, сохраняя при этом когерентность состояний, представляется сложной, но разрешимой задачей. Понимание пределов устойчивости состояний к различным типам декогеренции позволит разработать более надёжные архитектуры квантовых компьютеров.
В конечном счёте, данная работа заставляет задуматься о природе квантовых ресурсов. Вместо поиска идеальных состояний, возможно, стоит сосредоточиться на эффективном использовании тех, что доступны, даже если они не соответствуют теоретическим идеалам. Ведь именно в несовершенстве часто кроется ключ к новым возможностям.
Топологические квантовые компьютеры давно считаются «святым Граалем» в мире вычислений благодаря своим «бессмертным» кубитам, чрезвычайно устойчивым к ошибкам. Однако на пути к их созданию стоит фундаментальная проблема: несмотря на свою стабильность, эти системы не являются универсальными. Недавнее теоретическое открытие предлагает возможное решение этой давней головоломки.
Основная идея топологических вычислений заключается в использовании квазичастиц, называемых анионами, в качестве носителей квантовой информации (кубитов). Их главное преимущество — топологическая защита: информация кодируется не в самой частице, а в свойствах всей системы, что делает ее невосприимчивой к локальным помехам. Однако наиболее изученные и стабильные изинговские анионы обладают серьезным недостатком: они могут выполнять лишь ограниченный набор логических операций, недостаточный для полноценных вычислений.
Эта проблема универсальности является главным «слабым звеном», которое мешает реализовать весь потенциал кубитов. Неспособность выполнять произвольные алгоритмы делает такие системы узкоспециализированными и неспособными заменить классические суперкомпьютеры в широком спектре задач, от создания лекарств до разработки новых материалов.
Недавно исследователи из США предложили теоретическое решение, введя концепцию новой частицы — Neglecton. Добавление всего одного такого объекта в систему может наделить ее способностью к универсальным вычислениям. Хотя это пока лишь теория, она указывает путь для преодоления ключевого барьера и превращает сложнейшую инженерную задачу, создание стабильных кубитов — в более понятную цель: найти материал, способный вместить в себя как анионы, так и неглектоны.
Ученые из Университета 🇦🇺Сиднея смогли решить одну из главных проблем квантовых вычислений – разместить управляющий чип в непосредственной близости от кубитов при температуре всего 10 милликельвин. Ранее кремниевая логика отказывалась работать при таких низких температурах, из-за чего приходилось размещать ее вне охлажденной области, что приводило к задержкам передачи сигнала и тормозило масштабируемость системы.
Новый квантовый чип никак не влияет на когерентность (возможность кубитов находиться в суперпозиции), при этом он базируется на стандартной CMOS-логике. Управление кубитами ведется при помощи аналоговых компонентов, потребляющих всего 20 нВт/МГц. Общее энергопотребление не превышает 10 мкВт, что позволяет масштабировать систему вплоть до миллионов кубитов. Создание такого чипа – фундаментальный шаг к практическим квантовым вычислениям, которые будут недоступны классическим суперкомпьютерам.
