Лаборатория Google Quantum AI представила 72-кубитный квантовый процессор Bristlecone. В компании считают, что в дальнейшем при снижении числа ошибок он позволит продемонстрировать квантовое превосходство.
Google привез квантовый процессор Bristlecone в Лос-Анджелес, на ежегодное собрание Американского физического общества. Устройство базируется на использовании сверхпроводящих кубитов – колец из сверхпроводника с нановставкой из диэлектрика, в которых ток течет по и против часовой стрелки, обеспечивая суперпозицию направления токов. Такие системы относятся к макро-объектам, но ведут себя, как квантовые объекты, что, с одной стороны, позволяет облегчить их производство, а с другой - использовать для квантовых вычислений.
Квантовый процессор Bristlecone и схема 72-кубитового устройства (каждый "X" представляет собой кубит с возможностью подключения ближайшего соседа)
Процессор Bristlecone, построенный на сверхпроводящих кубитах, стал основой испытательного стенда, который планируется использовать для исследования системных ошибок и масштабируемости технологии, а также для решения ряда практических задач по квантовому моделированию, оптимизации и машинному обучению.
Диаграмма взаимосвязи между частотой ошибок и количеством кубитов
Прежде чем исследовать конкретные приложения технологии, важно количественно оценить возможности квантового процессора. Для этого команда Google Quantum AI разработала инструмент для сравнения квантовой схемы и классического компьютерного моделирования. Если квантовый процессор будет работать с достаточно низкой ошибкой, он сможет превзойти классический суперкомпьютер по четко определенной задаче, то есть достичь квантового превосходства.
В Google считают, что квантовое превосходство возможно обеспечить на 49 кубитах при глубине схемы более 40 и двухкубитовой ошибке до 0,5%. Снижение числа ошибок особенно важно при работе в обычных "бытовых" условиях, ведь на состояние системы может повлиять множество внешних факторов, например, шум.
Процесс установки квантового процессора
Основной задачей при проектировании многокубитовой системы стало сохранение основной физики предыдущей 9-кубитовой линейной матричной технологии Google, которая продемонстрировала низкую степень ошибок считывания (1%), ошибок однокубитовых (0,1%) и двухкубитовых вентилей (0,6%). Новое устройство использует ту же схему для связи, управления и считывания, но масштабируется до массива из 72 кубитов за счет наличия механизма исправления ошибок. Это позволяет применять уже отработанную технологию, сформировать методы исправления ошибок и облегчить разработку квантового алгоритма на реальном оборудовании.
