наверх

Главная, Новости, № 05 2015   893 прочтения

IBM рапортует об успехах в создании квантовых компьютеров

Корпорация сообщила о прорыве при коррекции ошибок различного типа, возникающих в квантовых компьютерах

Агам Шах

Служба новостей IDG, Нью-Йорк

Темпы создания универсального квантового компьютера набирают ход. Корпорация IBM объявила о совершении прорыва, который откроет путь к созданию устойчиво работающих крупномасштабных систем.
РЕКЛАМА

Исследователи из IBM разработали технологию коррекции ошибок, призванную обеспечить целостность вычислений с использованием кубитов, или квантовых битов – основы квантовых вычислений. «Как и при обычных вычислениях, выявление и исправление ошибок данных – ключевой шаг к созданию полнофункционального квантового компьютера», – объявил менеджер группы квантовых вычислений и обработки информации IBM Джей Гамбетта.

Квантовые вычисления рассматриваются в качестве расширения традиционных границ применения компьютерных систем. Компания D-Wave Systems уже создала квантовый компьютер специального назначения, который может оказаться полезным для решения специализированных задач. В IBM хотят построить большой, «универсальный» квантовый компьютер, способный, подобно ПК и серверам, выполнять широкий круг приложений.

Сложность квантовых вычислительных систем и неустойчивость взаимодействия кубитов выводят коррекцию ошибок в ряд наиболее важных, но вместе с тем и сложных задач. В настоящее время исследователям удалось добиться результатов на ограниченном наборе кубитов, но в перспективе ставится задача перенести технологию коррекцию ошибок и на более крупные системы.

«Сейчас мы подошли к рубежу, когда нужно объединить имеющиеся наработки и перевести компьютеризацию в практическую плоскость, – указал Гамбетта. – Ближайшие несколько лет обещают быть очень интересными».

Переход к квантовым компьютерам – это один из путей дальнейшего развития вычислительной техники. Повышать вычислительную мощность и компактность процессоров, используя кремний и традиционные технологии, становится все труднее. Приходится учитывать физические и экономические ограничения. В квантовых компьютерах используются компоненты, которые отличаются от тех, что присутствуют в обычных компьютерах.

Обычные компьютеры предсказуемы по своей природе. Представление данных в виде нулей и единиц осуществляется здесь с помощью электрических транзисторов. Кубиты же используют свойства внутриатомных частиц. Перевод их в различные состояния подчинен законам квантовой механики. В отличие от обычного бита, который может содержать нуль или единицу, в кубите возможно хранение нуля и единицы одновременно. Такая технология, называемая суперпозицией, позволяет квантовым компьютерам выполнять множество вычислений параллельно, благодаря чему их вычислительная мощность заметно выше, чем у обычных компьютеров.

По оценкам Гамбетты, универсальному квантовому компьютеру может понадобиться 100 млн кубитов. Пока же в новейшем квантовом компьютере D-Wave Two, предназначенном для решения специальных задач, имеется 512 кубитов.

Между тем предсказать поведение и состояние кубитов после начала их взаимодействия в процессе обработки данных довольно сложно. Согласно теории квантовой механики, изучающей взаимодействие и поведение вещества на атомном и субатомном уровне, спрогнозировать, в каком состоянии — нуля или единицы — будет находиться кубит при проведении конкретных вычислений, невозможно. Кроме того, состояние кубитов может меняться под влиянием электромагнитного излучения, что в конечном итоге приводит к нарушению вычислительных циклов и к ошибкам в данных.

IBM проектирует квантовый компьютер подобно зданию. Строительные блоки – в данном случае массивы кубитов – выстраиваются горизонтально и вертикально. Сегодня в IBM научились одновременно распознавать ошибки данных различного рода в квадратном массиве из четырех кубитов. Ранее такое считалось невозможным. Распознаются, в частности, ошибки смены бита, когда ячейка памяти из состояния нуля переходит в состояние единицы или наоборот (то же самое возникает и в обычных чипах), а также ошибки смены фазы, характерные для суперпозиции кубитов.

Коррекция ошибок тестировалась на схеме из четырех кубитов в решетчатой структуре, которую IBM выстроила впервые. Благодаря возможности одновременно обнаруживать ошибки смены битов и смены фазы теперь можно связывать решетчатые структуры друг с другом для построения более крупного компьютера. А это имеет очень важное значение для масштабирования и повышения производительности.

«Теперь нам нужно взять этот квадрат и продемонстрировать умение распознавать и исправлять ошибки в больших масштабах», – отметил Гамбетта.

Назвать сроки появления универсального квантового компьютера Гамбетта отказался, он лишь указал, что исследователям предстоит пройти еще очень долгий путь и приложить немало усилий. В прошлом году в IBM заявили о намерении инвестировать в течение ближайших пяти лет в исследования, направленные на разработку квантовых компьютеров и когнитивных систем, 3 млрд долл.

Однако скорого появления квантового компьютера ждать не стоит. Квантовые компьютеры, по всей вероятности, будут применяться для масштабного моделирования при разработке лекарств и изучении окружающей среды. Сегодняшним суперкомпьютерам на решение таких задач понадобятся годы. «А проверять электронную почту и просматривать веб-страницы пользователи по-прежнему будут на обычных компьютерах, даже после появления квантовых», – подчеркнул Гамбетта.

Материалы исследований были опубликованы в журнале Nature Communications 29 апреля. Часть исследовательских работ финансируется правительственным агентством Соединенных Штатов Intelligence Advanced Research Projects Activity. Агентство финансирует также проектирование новых сверхпроводящих полупроводников, являющихся важным компонентом квантового компьютера.


08.05.2015

Комментарии


Средство массовой информации - www.osp.ru. Свидетельство о регистрации СМИ сетевого издания Эл.№ ФС77-62008 от 05 июня 2015 г. Выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзором)