Ճապոնացի ֆիզիկոսները ստեղծել են ռեկորդային բարձր արագությամբ աշխատող քվանտային պրոցեսոր

Ճապոնացի ֆիզիկոսները սառը ատոմների վրա հիմնված ռեկորդային արագությամբ երկու կուբիթանոց քվանտային պրոցեսոր են ստեղծել, որն ունակ է վայրկյանում հարյուր միլիոնավոր գործողություններ կատարել: Այս մասին երկուշաբթի օրը հայտնել է Ճապոնիայի բնական գիտությունների ազգային ինստիտուտի (NINS) մամուլի ծառայությունը։

«Ֆիզիկոսները երկու տասնամյակ շարունակ արագացնում են կուբիթները՝ նվազեցնելու հավանականությունը, որ պատահական աղմուկը կհանգեցնի դրանց անսարքության: Տրամաբանական գործողությունները կատարվում են գերարագ, որոնցից յուրաքանչյուրը հաշվարկելու համար տևում է ընդամենը 6,5 նանվայրկյան»,- ասվում է հաղորդագրության մեջ։

Կան մի քանի տեսակի քյուբիթներ՝ համակարգչային բիթերի քվանտային անալոգներ, որոնք կառուցված են գերհաղորդիչների, առանձին ատոմների կամ իոնների և կիսահաղորդիչների հիման վրա: Հիշողության բջիջների առաջին երեք տեսակները դեռևս առաջնորդում են «քվանտային մրցավազքը»՝ ստեղծելու ավելի ու ավելի բարդ հաշվողական սարքեր, քանի որ նրանց աշխատանքը ավելի հարմար է կառավարելու համար, և այս տեսակի քյուբիթներն իրենք ավելի քիչ սխալներ են թույլ տալիս հաշվարկներում:

Նման հաշվիչ մեքենաների հետագա զարգացման հիմնական խոչընդոտներից մեկն այն է, որ նրանք շատ ժամանակ են ծախսում նույնիսկ ամենապարզ տրամաբանական գործողությունների վրա: Այս առումով քվանտային համակարգիչների մեծ մասը զիջում է իր սիլիցիումային գործընկերներին մի քանի կարգով: Սա խանգարում է բարդ հաշվարկներին, որոնք ներառում են մեծ թվով քայլեր:

Գերարագ քվանտային համակարգիչ

Ճապոնացի ֆիզիկոսների խումբը՝ Օկազակիի Ճապոնիայի բնական գիտությունների ազգային ինստիտուտի պրոֆեսոր Քենջի Օմորիի գլխավորությամբ լուծել է այս խնդիրը սառը ատոմների վրա հիմնված քվանտային համակարգիչների համար: Այս մեքենաների ներսում քվանտային բիթերի դերը խաղում են հատուկ մասնիկներ, որոնք գիտնականներն անվանում են Ռիդբերգի ատոմներ։

Դրանք ռուբիդիում-87-ի ատոմներն են, որոնց վերջին էլեկտրոնը լազերային ճառագայթման հատուկ իմպուլսների օգնությամբ «մղվել» է միջուկից մեծ հեռավորության վրա։ Դրա շնորհիվ ատոմի չափը մեծանում է մոտ մեկ միլիոն անգամ, ինչը հեշտացնում է նրա քվանտային հատկությունների մանիպուլյացիաները և թույլ է տալիս կողք կողքի տեղադրել մեծ թվով քյուբիթներ։ Դրանց հիման վրա առաջին քվանտային համակարգիչը ստեղծվել է 2017 թվականին Հարվարդի համալսարանում աշխատող պրոֆեսոր Միխայիլ Լուկինի խմբի կողմից։

Պրոֆեսոր Օմորին և նրա գործընկերները արագացրել են Ռիդբերգի ատոմների վրա հիմնված քվանտային համակարգիչների աշխատանքը միանգամից մի քանի կարգով։ Դա հնարավոր դարձավ ռուբիդիում-87 ատոմների ճառագայթման նոր ռազմավարության մշակման շնորհիվ՝ օգտագործելով գերկարճ, բայց շատ հզոր լազերային ճառագայթման իմպուլսներ։ Նրանք միաժամանակ հարևան ատոմները փոխանցում են Ռիդբերգի վիճակին և ստիպում նրանց փոխազդել և մասնակցել տրամաբանական գործողությունների հաշվարկին։

Ֆիզիկոսները ներկայումս հաշվարկում են, որ ամբողջ գործընթացը տևում է մոտ 6,5 նանվայրկյան, ինչը մոտ հարյուր անգամ ավելի արագ է, քան նախկինում կարողացել են ձեռք բերել սառը ատոմներով քվանտային այլ համակարգիչներ: Հետազոտողները հույս ունեն, որ իրենց մոտեցումը կհանգեցնի նոր համակարգիչների ստեղծմանը, որոնք կարող են վայրկյանում հարյուր միլիոնավոր գործողություններ կատարել և լուծել գործնականում օգտակար բարդ խնդիրներ: