Буквально на днях представители компании Rigetti, поле деятельности которой лежит в области квантовых вычислений, объявили о разработке новых и всеьма интересных аппаратных средств. Отметим, что на текущий момент времени компания уже предоставляет своим клиентам дистанционный доступ к квантовому процессору Aspen-11, обладающему 40 кубитами. А в самом скором времени избранные тестеры из числа клиентов получат доступ к процессору следующего поколения, который с технической точки зрения будет состоять из двух связанных новых 40-кубитовых чипов с улучшенной производительностью.
Помимо этого, представители компании Rigetti сообщили об экспериментах, в которых используется третье энергетическое квантовое состояние, превращающее традиционные кубиты в так называемые кутриты. И если специалистам компании удастся обеспечить стабильность этих кутритов, они смогут обеспечить обработку гораздо большего количества данных и обеспечить выполнение более сложных квантовых алгоритмов на одних и тех же аппаратных средствах.
Как хорошо известно нашим постоянным читателям, одним из самых критичных параметров любой квантовой вычислительной системы является коэффициент ошибок, отражающий насколько часто кубиты процессора могут терять свое квантовое состояние вследствие явления так называемой квантовой декогеренции. С этой точки зрения новый квантовый процессор Aspen-M демонстрирует в два раза меньший коэффициент ошибок на операциях чтения состояния кубитов, чем его предшественник, процессор Aspen-11.
С точки зрения аналогии тактовой частоты, скорости передачи сигналов, побуждающих кубиты выполнять отдельные операции, процессор Aspen-M демонстрирует 2.5-кратное ускорение по сравнению с процессором Aspen-11. Это также положительно сказывается на эффективности работы системы в целом, за время, по истечении которого кубиты потеряют свое состояние, новый процессор сможет выполнить большее количество операций или обработать большее количество данных.
Но самым главным достижением специалистов компании Rigetti во всем этом, безусловно, является новый способ объединения в единое целое нескольких квантовых процессоров, практическая реализация чего сопряжена с множеством проблем технического плана. Если этот новый способ докажет на практике свою работоспособности и эффективность, он станет той палочкой-выручалочкой, которая позволит быстро и с минимальными затратами наращивать количество кубитов квантовых вычислительных систем.
Вернемся к экспериментам специалистов компании с кутритами. Практически все аппаратные средства существующих квантовых систем построены на базе ставших уже традиционными квантовых битов, кубитов, которые могут находиться в двух квантовых состояниях (0 и 1) и в состоянии квантовой суперпозиции – одновременного нахождения кубита в двух состояниях. Кутрит, в отличие от кубита, может находиться в трех основных состояниях, 0, 1 и 2, и в состоянии суперпозиции, которое может содержать любую из возможных комбинаций двух или трех базовых значений, что существенно увеличивает информационную емкость.
Однако, практическая реализация кутрита связана с проблемами, имеющими отношение к энергетическим уровням каждого состояния. Если состояния 0 и 1 имеют достаточно большую разницу в энергии кубита или кутрита, то состояния 1 и 2 разделяются гораздо меньшим количеством энергии. Это, в свою очередь, затрудняет процесс определения состояния кубита или кутрита, на этот процесс оказывают большее влияние тепловые и прочие шумы, а процедура установки изначального состояния кутрита должна работать гораздо точней процедуры установки состояния кубита.
Но специалисты компании Rigetti, похоже, решили все упомянутые выше проблемы, сделав некоторые незначительные изменения конструкции кубитов и изменив контролирующее программное обеспечение, которое теперь получило возможность оперирования третьим, самым высокоэнергетическим состоянием. Теперь только остается ждать того, когда реальные пользователи попробуют использовать все преимущества кутритов на практике и это покажет, насколько полезным может быть это нововведение, учитывая уровень развития современных квантовых аппаратных и программных средств.