Канадские исследователи предложили способ создания ключевого строительного блока для квантового компьютера на основе специального фотонного чипа и готовых компонентов, используемых в телекоммуникационном оборудовании.

Ими был создан чип, генерирующий разноцветные пары квантово-запутанных фотонов. Фотонами этими можно манипулировать как двумя «кудитами» (от англ. quantum digits) —«цифрами» квантовых вычислений, каждая из которых может принимать десять возможных значений.

Если классические компьютеры присваивают значения последовательно, то квантовые способны оперировать всеми возможными значениями переменной одновременно, находя в конце вычислений «правильный» ответ. При таком подходе упрощается решение далеко не всех компьютерных задач, но он оказывается весьма полезным при разложении больших чисел на множители, что необходимо для взлома многих форм шифрования.

Элементам хранения, из которых сделаны квантовые компьютеры, присуща нестабильность, и для организации совместной работы они должны быть связаны друг с другом в процессе, известном как квантовая запутанность. Чем больше элементов, тем труднее сохранять запутанность их всех в течение достаточно долгого времени, необходимого для проведения вычислений.

Простейший квантовый элемент представляет собой двухмерный кубит — квантовый бит, способный одновременно принимать два значения (0 и 1). Квантовый компьютер, состоящий из шести кубитов, способен принимать любое (сразу все) из 64 возможных значений.

Но это требует поддержки квантового состояния из шести элементов.

В июле 2016 года российские ученые предложили вместо кубитов использовать при построении квантовых компьютеров меньшее число кудитов, каждый из которых способен принимать большее количество значений. Они показали, как создать пятимерный кудит, обладающий большей вычислительной мощностью по сравнению с квантовым компьютером с двумя кубитами.

Теперь же канадские исследователи продемонстрировали фотонный чип, позволяющий запутывать два 10-мерных кудита, в которых хранится большее количество значений, чем в квантовом компьютере из шести кубитов. При этом достаточно добиться стабилизации всего двух элементов.

Используя тот же чип, можно сгенерировать два запутанных кудита, позволяющих хранить 9 тыс. и более значений, что является эквивалентом 12-кубитного компьютера.

Корпорация IBM разместила в своем облаке 16-кубитный компьютер, пригласив ученых совместно протестировать алгоритмы квантовых вычислений   
Источник: IBM

Корпорация IBM в мае разместила в своем облаке 16-кубитный компьютер, пригласив ученых совместно протестировать алгоритмы квантовых вычислений.

Тем временем Google к концу текущего года рассчитывает построить 49-кубитный квантовый компьютер.

Впрочем, сгенерировать кудиты еще недостаточно. Для превращения их в квантовый компьютер должна существовать возможность манипулирования ими.

Эта задача была решена с помощью стандартных телекоммуникационных компонентов — фильтров и модуляторов, что делает систему относительно доступной.

В статье, опубликованной в июне в журнале ­Nature, исследователи утверждают, что построение многомерной квантовой вычислительной системы откроет путь к созданию более быстрых и надежных квантовых коммуникационных протоколов, а также к проведению более эффективных и устойчивых к сбоям квантовых вычислений.