Эта криогенная система, получившая название "Крыжовник", закладывает основу того, что может стать революцией в квантовых вычислениях, позволяя машинам нового поколения выполнять вычисления с тысячами кубитов или более, тогда как современные современные устройства состоят только из десятков.

Читай также: Квантовый компьютер впервые превзошел обычный

"В настоящее время самые большие квантовые компьютеры в мире работают всего с 50 или около того кубитами", — объясняет квантовый физик Дэвид Рейли из Сиднейского университета и квантовой лаборатории Microsoft. "Такой малый масштаб частично объясняется ограничениями физической архитектуры, которая управляет кубитами".

Эта физическая архитектура ограничена из-за экстремальных условий, в которых кубиты должны выполнять квантово-механические вычисления.

В отличие от двоичных битов в традиционных компьютерах, которые принимают значение 0 или 1, кубиты занимают так называемую квантовую суперпозицию — неопределенное и неизмеряемое состояние, которое может эффективно представлять как 0, так и 1 одновременно в контексте большего математическая операция.

Этот принцип квантовой механики означает, что квантовые компьютеры теоретически могут решать чрезвычайно сложные математические задачи, на которые классические компьютеры никогда не смогут ответить (или на попытки которых уйдут годы).

Чип Крыжовник (красный) рядом с тестовым чипом кубита (синий) и чип резонатора (фиолетовый)
Microsoft

Читай также: Физики смогут ускорить компьютеры в сотни раз

Однако, как и в случае с обычными технологиями, больше всегда лучше, и на сегодняшний день исследователи ограничены в том, сколько кубитов им удалось успешно развернуть в квантовых системах.

Одна из причин этого заключается в том, что кубиты нуждаются в экстремальных уровнях холода для работы (в дополнение к другим контролируемым условиям), а электрическая проводка, используемая в современных квантовых компьютерных системах, неизбежно выделяет небольшие, но достаточные уровни тепла, которые нарушают тепловые требования.

Ученые ищут способы обойти это, но многие квантовые инновации на сегодняшний день зависят от создания громоздких монтажных устройств, позволяющих поддерживать стабильную температуру для увеличения количества кубитов, но у этого решения есть свои ограничения.

"Современные машины создают красивый набор проводов для управления сигналами; они выглядят как перевернутое позолоченное птичье гнездо или люстра", — говорит Рейли. "Они красивы, но принципиально непрактичны. Это означает, что мы не можем масштабировать машины для выполнения полезных вычислений. Существует реальное узкое место ввода-вывода".

Решением этого узкого места может стать Крыжовник: криогенный контрольный чип, который может работать при температурах "милликельвина" всего лишь на крошечную долю градуса выше абсолютного нуля, как описано в новом исследовании .

Читай также: Ученые представили белковый компьютер

Эта чрезвычайная теплоемкость означает, что он может находиться внутри сверххолодной охлаждаемой среды с кубитами, взаимодействуя с ними и передавая сигналы от кубитов во вторичное ядро, которое находится снаружи в другом чрезвычайно холодном резервуаре, погруженном в жидкий гелий.

При этом удаляются все лишние проводки и избыточное тепло, которое они генерируют, а это означает, что современные кубитовые узкие места в квантовых вычислениях могут скоро уйти в прошлое.

"Чип — самая сложная электронная система, способная работать при такой температуре", — объяснил Рейли Digital Trends. "Это первый раз, когда микросхема смешанного сигнала с 100 000 транзисторов работает при 0,1 кельвина, [что эквивалентно] –459,49 градуса по Фаренгейту или –273,05 градуса по Цельсию".

В конечном итоге команда ожидает, что их система сможет позволить криогенному чипу управлять тысячами кубитов — примерно в 20 раз больше того, что возможно сегодня. В будущем такой же подход может позволить квантовым компьютерам выйти на совершенно другой уровень.

"Почему бы не подумать о миллиардах кубитов?" — сказал Рейли. "Чем больше кубитов мы сможем контролировать, тем лучше".

Хотя, возможно, пройдет некоторое время, прежде чем мы увидим, как этот прорыв в области криогенности будет применен на практике за пределами лаборатории, нет никаких сомнений в том, что мы видим большой шаг вперед в квантовых вычислениях, говорят эксперты.

Напомним, ранее сообщалось, что выпущен первый коммерческий квантовый компьютер.

Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.

magne1906