Исследователи создали первый «мост», способный объединить множество квантовых компьютеров
Мощные современные суперкомпьютеры состоят из обычных компьютеров и для увеличения производительности соединены между собой так называемыми «интерконнекторами». Несмотря на то, что до изобретения «обычного» сложно устроенного квантового компьютера еще далеко, ученые уже задумываются о том, как соединять их в сверхмощные машины. И совсем недавно исследователи из Гарвардского университета и лаборатории Sandia создали «мост» для соединения квантовых компьютеров в единую вычислительную систему.
На данный момент существующие квантовые вычислительные машины обладают крайне малым потенциалом и могут выполнять лишь простейшие задачи. К таким машинам, к примеру, относится Quantum Experience. Этот один из самых продвинутых на сегодняшний день квантовых компьютеров, может выполнять лишь одно действие за поток, а все попытки создать «многопоточный» компьютер успехом не увенчались. Тут-то ученые и подумали, что можно использовать несколько машин «как одну». Как утверждает ученый лаборатории Sandia Райан Камачо,
«Люди уже достаточно давно создали простейшие квантовые компьютеры. И вполне вероятно, что следующим этапом будет не создание одного большого и мощного квантового компьютера, а целой системы, состоящей из связанных друг с другом простых квантовых компьютеров. Для того чтобы связать квантовые компьютеры в единое целое, требуется мост, способный разделить квантовую информацию между несколькими устройствами. Другими словами, этот мост должен сделать так, чтобы все атомы, содержащиеся в системе, вели себя так, словно они являются одним-единственным атомом».
Две группы исследователей пытаются добиться этого слегка элегантным способом: с помощью установки ионной имплантации в кристаллической решетке алмазного соединения атом углерода был заменен на атом кремния. Таким образом, больший по размерам атом кремния «раздвинул» границы вокруг себя, создав своего рода буферную зону. Эта зона, во-первых, действует как изолятор, а во-вторых, создает внутри себя вакуум. Для чего все это нужно?
Дело в том, что при пропускании через такое соединение пучка фотонов все атомы кремния приходят в возбужденное состояние, их электроны переходят на более высокие энергетические орбиты. Затем, когда электроны возвращаются в прежнее состояние, они начинают испускать фотоны в таком же состоянии, как и те частицы, что привели в действие изначальную реакцию.
«Первое, что нам удалось сделать, так это поместить атомы кремния в строго заданные места кристаллической решетки, расположенные гораздо ниже уровня поверхности. Теперь мы уже имеем возможность создать тысячи таких «кремниевых дефектов», которые будут расположены в строгом порядке. Если раньше мы должны были суметь выделить фотоны от одного из тысячи беспорядочно разбросанных источников света, то сейчас мы можем точно сказать, каким атомом кремния был излучен любой из фотонов», — поясняет Райан Камачо.
При условии успешного прохождения тестовых испытаний такая упорядоченная система может стать мостом, который объединит в единое целое огромное количество квантовых компьютеров, что сумеет дать невероятно быстрые вычислительные скорости.