В области квантовых вычислений китайские учёные сделали существенный прорыв, создав Xiaohong – впечатляющий 504-кубитный квантовый чип. Это открытие значительно приближает совершенствование систем управления поведением кубитов в квантовых компьютерах и открывает путь к более высоким вычислительным возможностям.
Что такое квантовые чипы?
Квантовые вычисления — стремительно развивающаяся сфера, способная кардинально изменить способы решения сложнейших вычислительных проблем.
В отличие от обычных компьютеров, использующих биты с значениями 0 или 1, квантовые компьютеры используют кубиты — единицы квантовой информации, которые могут находиться в нескольких состояниях одновременно. Благодаря этому квантовым компьютерам удается выполнять вычисления параллельно, что обеспечивает потенциально несравненную скорость обработки данных.
Квантовые чипы — основополагающие элементы квантовых компьютеров. Отвечая за обработку и сохранение информации, они содержат несколько кубитов, с которыми можно работать для проведения операций, таких как запутывание, суперпозиция и логические операции в квантовом мире. Чем больше кубитов в квантовом чипе, тем выше потенциал для решения сложных вычислений и задач.
Квантовая когерентность кубитов — необходимый элемент для работоспособности квантовых чипов. Под когерентностью понимается способность кубитов удерживать суперпозиции и запутанные состояния длительное время, что важно для точных и надёжных квантовых операций.
Поддержание когерентности
Сохранение такой связности на длительное время – одна из главных технических задач при изготовлении квантовых чипов с большим числом кубитов. Разные внешние и внутренние факторы могут нарушить квантовую когерентность кубитов, вызывая декогеренцию.
Перепады температуры, механические вибрации, внешние электромагнитные поля и другие помехи могут нарушить хрупкие квантовые состояния кубитов из-за воздействия окружающей среды. Внутренние факторы включают несовершенства материалов квантовых чипов, флуктуации тока и другие источники внутреннего шума.
Для преодоления трудностей исследователи применяют инженерные приемы: изолируют кубиты от внешнего мира, уменьшают шум и повышают стабильность квантовых операций. К ним относятся сверхпроводящие материалы для снижения рассеивания энергии и поддержания низких температур, а также протоколы квантовой коррекции ошибок для обнаружения и исправления погрешностей, вызванных декогеренцией.
Новый прорыв в Китае
В последнее время специалисты разработали Xiaohong, самый большой на сегодня квантовый чип, изготовленный в Китае. Благодаря 504 кубитам его создатели стремятся повысить производительность облачных платформ для квантовых вычислений, давая исследователям возможность изучать сложные задачи и ускорять внедрение квантовых технологий во многих отраслях.
Xiaohong стремится не конкурировать напрямую с американскими технологиями, а продвигать развитие квантовых вычислений во всем мире.
Разработчики Xiaohong рассчитывают, что чип ускорит развитие крупных систем квантовых измерений и управления. Такие системы окажутся важными для слияния классических и квантовых компьютеров, позволяя более гладко интегрировать возможности квантового вычисления в традиционные вычислительные среды.