Протягом багатьох років IBM дотримувалася дорожньої карти квантових обчислень, згідно з якою щороку кількість кубітів приблизно подвоювалася. Чіп під назвою Condor, представлений 4 грудня, містить 1121 надпровідний кубіт, розташованих у вигляді стільників. Нагадаємо, що у 2021 році компанія анонсувала 127-кубітний чіп, а минулого року − 433-кубітний чіп.
Квантові комп’ютери здатні виконувати певні обчислення зі швидкістю, яка недоступні класичним ЕОМ. Вони роблять це завдяки використанню унікальних квантових явищ, таких як заплутаність квантових станів і суперпозиція. Це дозволяє кільком кубітам існувати в декількох колективних станах одночасно.
Але ці квантові стани також мінливі та схильні до помилок. Фізики намагалися обійти це, примусивши кілька фізичних кубітів — кожен закодований у надпровідній схемі, скажімо, або окремий іон — працювати разом, щоб представити один кубіт інформації, або «логічний кубіт».
У рамках своєї нової тактики компанія також представила чіп під назвою Heron, який має 133 кубіти, але з рекордно низьким рівнем помилок, утричі нижчим, ніж у попереднього квантового процесора. Дослідники загалом кажуть, що найсучасніші методи виправлення помилок вимагатимуть понад 1000 фізичних кубітів для кожного логічного кубіта. Машина, яка може виконувати корисні обчислення, повинна мати мільйони фізичних кубітів.
Але в останні місяці фізики захопилися альтернативною схемою виправлення помилок, яка називається квантовою перевіркою парності низької щільності (qLDPC). Відповідно до звіту дослідників IBM1, він обіцяє скоротити це число в 10 або більше разів. Компанія каже, що тепер вона зосередиться на створенні чіпів, призначених для зберігання кількох кубітів, виправлених qLDPC, у 400 або близько того фізичних кубітів, а потім об’єднання цих чіпів у мережу.
Михайло Лукін, фізик із Гарвардського університету в Кембриджі, вважає, що реалізація цього підходу з надпровідними кубітами виглядає надзвичайно складною справою, і напевно знадобляться роки, перш ніж на цій платформі можна буде спробувати навіть експеримент із підтвердженням концепції.
Проблема в тому, що техніка qLDPC вимагає, щоб кожен кубіт був безпосередньо підключений принаймні до шести інших. У типових надпровідних мікросхемах кожен кубіт з’єднаний лише з двома або трьома сусідами. Але Олівер Дайл, фізик із конденсованих середовищ і головний технічний директор IBM Quantum із дослідницького центру IBM Thomas J. Watson у Йорктаун-Хайтс, Нью-Йорк, каже, що компанія додасть ще один шар в конструкцію свого квантового чіпа, щоб забезпечити додаткові з’єднання, необхідні для схеми qLDPC.
Оприлюднена днями нова «дорожня карта» квантових досліджень IBM передбачає досягнення корисних обчислень — наприклад, моделювання роботи молекул каталізатора — до кінця десятиліття.
Джерело: nature