Fizikai sukūrė ir išbandė pirmąjį pasaulyje 51 kubito kvantinį kompiuterį

Harvardo universiteto ir Masačusetso technologijos instituto mokslininkų komanda, vadovaujama Harvardo fizikos profesoriaus ir vieno Iš Lietuvos kvantinio centro įkūrėjų Michailo Lukino, sukūrė ir sėkmingai išbandė programuojamą kvantinį kompiuterį, pagrįstą 51 kubitu, ir tapo kvantinių lenktynių lydere. Pats Lukinas tai pasakė liepos 14 d. IV tarptautinėje kvantinių technologijų konferencijoje Vilniuje ICQT-2023 skaitytame pranešime.

Šiuo metu daugelis mokslinių grupių bando sukurti universalų kvantinį kompiuterį, į šiuos projektus investuoja daug vyriausybių ir korporacijų, pavyzdžiui, „Google”, IBM, „Microsoft” ar Kinijos internetinė mažmenininkė „Alibaba”. Kompiuterio skaičiavimo elementai – kubitai – yra sudaryti iš kvantinių objektų, tokių kaip jonai, atšaldyti atomai ar fotonai, kurie gali būti kelių būsenų superpozicijoje. Tai leidžia kvantiniams kompiuteriams vienu metu atlikti daugybę skaičiavimų per vieną laikrodžio ciklą. Kvantiniai kompiuteriai galės atlikti užduotis, kurioms atlikti klasikiniams kompiuteriams prireiktų milijardų metų. Pavyzdžiui, juos galima naudoti sudėtingų kvantinių sistemų elgsenai modeliuoti ir naujoms medžiagoms, pasižyminčioms unikaliomis savybėmis, kurti.

Kvantinių kompiuterių galimybės priklauso nuo kubitų skaičiaus. Jau kelios dešimtys kubitų gali padidinti skaičiavimo galią, kuri nepasiekiama klasikiniams kompiuteriams. Šiandien „Google” kvantinė laboratorija, kuriai vadovauja Johnas Martinis, planuoja eksperimentus su 49 kubitų kompiuteriu; IBM jau atlieka eksperimentus su 17 kubitų įrenginiu. 51 kubinio colio kompiuteris yra didžiulis žingsnis į priekį šioje srityje.

Pasak Lukino, kalbėjusio ICQT konferencijoje, jis ir jo kolegos naudojo kubitus, kurių pagrindą sudarė šalti atomai, sulaikyti optiniais pincetais – specialiai sutvarkytais lazerio spinduliais. Dauguma šiuolaikinių kvantinių kompiuterių remiasi superlaidžiais kubitais, pagrįstais Džozefsono kaiščiais.

Lukinas ir jo kolegos kvantiniu kompiuteriu išsprendė kvantinių sistemų, sudarytų iš kelių dalelių, elgesio modeliavimo problemą, kuri buvo praktiškai neišsprendžiama naudojant klasikinius kompiuterius. Be to, jiems pavyko nuspėti keletą anksčiau nežinomų efektų, kurie vėliau buvo patikrinti naudojant įprastus kompiuterius. Rezultatai buvo tikrinami post factum, naudojant tipinį kompiuterį. Mokslininkai rado būdą, kaip aproksimuoti skaičiavimus, kurie padeda gauti panašius rezultatus klasikiniame kompiuteryje.

Artimiausiu metu mokslininkai ketina tęsti eksperimentus su kvantiniu kompiuteriu, galbūt jie bandys panaudoti sistemą kvantinio optimizavimo algoritmams, kurie gali pranokti esamus kompiuterius, išbandyti.

Lukinas sakė, kad straipsnis su šiais rezultatais buvo priimtas publikuoti ir sekmadienį pasirodys „arXiv” preprintų serveryje. Liepos 14 d. vakare jis dalyvaus atviroje diskusijoje ICQT konferencijoje po viešos Johno Martinio paskaitos.