IBM сделала большой шаг вперед в области квантовых вычислений, разработав систему, которая может соединить два квантовых процессора через традиционную систему связи в реальном времени. Два процессора работают как единое целое, используя динамическую схему для снижения частоты ошибок, значительно увеличивая вычислительную мощность и масштабируемость.
Квантовый вычислительный блок (QPU) или квантовый процессор является основным компонентом квантового компьютера и может манипулировать квантовыми битами (кубитами). Они сравнимы с центральными процессорами (ЦП) в традиционных компьютерах. Однако QPU использует квантовые логические элементы для обработки кубитов. Эти вентили представляют собой базовые квантовые схемы, которые работают с небольшим количеством кубитов и больше похожи на строительные блоки или модули, составляющие всю квантовую схему.
Однако разработка QPU сталкивается со значительными техническими проблемами, особенно с увеличением количества ошибок по мере увеличения размера системы. Поэтому процессоры должны поддерживать стабильность кубитов, полагаясь при этом на надежные системы исправления ошибок.
Кроме того, большинство крупномасштабных архитектур манипулируют физическими кубитами внутри плоских массивов (плоских поверхностей без пересечений), что ограничивает возможность подключения кубитов. «Полезность квантовых компьютеров зависит от дальнейшего масштабирования и преодоления их ограниченной связности кубитов. Модульные подходы имеют решающее значение для масштабирования нынешних шумных квантовых процессоров до большого количества физических кубитов, необходимых для обеспечения отказоустойчивости», — заявили исследователи IBM в статье недавнее исследование, опубликованное в журнале .
Ожидается, что квантовые компьютеры с захваченными ионами и нейтральными атомами обеспечат хороший уровень модульности для эффективной передачи кубитов. Удаленные микроволновые квантовые вентили также могут обеспечить эффективную связь с исправлением ошибок для неплоских кубитов с использованием традиционных кабельных систем.
С другой стороны, команда IBM предложила динамическую конструкцию, обеспечивающую модульность за счет соединения двух QPU с использованием традиционной системы связи. Они сказали: «Многие приложения квантовых вычислений требуют более высокого уровня подключения, чем плоские сети, обеспечиваемые оборудованием, с большим количеством кубитов, чем доступно в одном QPU.
Значительный прирост производительности и универсальности
Разработанная исследователями система включает в себя встроенное устройство подавления ошибок и устройство для создания квантовых состояний, требующих регулярной связи, используя до 142 кубитов, распределенных по двум QPU.
Обратите внимание: Финская компания создаст подробную 3d модель всего мира.
Это процессоры IBM Eagle QPU, каждый из которых способен обрабатывать до 127 кубитов. Эти устройства основаны на архитектуре сверхпроводящих транспортных кубитов и обычно работают на частотах в миллиарды герц. Они разработаны так, чтобы быть менее чувствительными к шуму и работать как негармонические генераторы, при этом негармоники, вносимые устройством, производят необходимые квантовые эффекты.
Процессор Eagle QPU также использует систему передачи данных третьего поколения. Первое поколение процессоров IBM состояло из одного слоя металла с пластиной и печатной платой, содержащей кубиты под ней.
Второе поколение состоит из двух отдельных чипов, каждый из которых имеет слой металлического рисунка, соединенный пластиной кубита, прилегающей к разделительной пластине. Третье поколение предполагает соединение плат кубитов с мезонином с помощью нескольких слоев проводки. Сигналы управления и считывания проходят через этот дополнительный уровень, а изоляция этого дополнительного уровня позволяет сигналам проникать глубоко в большой QPU.
Два QPU в новом исследовании соединяются в режиме реального времени посредством традиционных коммуникаций. Квантовыми вентилями можно классически управлять в динамических схемах, используя измеряемые состояния в середине схемы во время выполнения задачи. Исследователи отмечают: «Наша классическая связь в реальном времени позволяет нам применять квантовые вентили на одном QPU на основе измерений на другом QPU.
Это будет первая экспериментальная демонстрация двух квантовых процессоров, работающих гармонично и дополняюще друг друга. «Наша работа показывает, что мы можем использовать несколько квантовых процессоров как один процессор со схемой динамического подавления ошибок, активируемой классическим каналом связи в реальном времени», — заявили в команде. С другой стороны, система исправления ошибок в реальном времени повышает производительность связи кубитов, открывая тем самым путь к более эффективным и универсальным квантовым компьютерам.
Все последние новости науки и техники читайте на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.