रूस में क्वांटम कंप्यूटर का पहला प्रोटोटाइप NUST "MISiS" में लॉन्च किया गया था

NUST "MISiS" में रूस में एक क्वांटम कंप्यूटर का पहला प्रोटोटाइप लॉन्च किया गया था। दो क्वैबिट पर डिवाइस ने ग्रोवर क्वांटम एल्गोरिदम का प्रदर्शन किया, जो पहले से ज्ञात सटीकता सीमा को 3% से अधिक था। सुपरकंडक्टिंग सामग्री को क्वैबिट के आधार के रूप में लिया गया था।


क्वांटम कंप्यूटर का क्रायोस्टैट NUST "MISiS" में इकट्ठा हुआ।

उन्नत अनुसंधान फाउंडेशन परियोजना के ढांचे के भीतर एक क्वांटम कंप्यूटर के निर्माण पर काम MISiS NITU में 2016 के बाद से विश्वविद्यालय के सुपरकंडक्टिंग मेटीरियेटेरियल्स लेबोरेटरी के मुख्य वैज्ञानिक सहयोगी वलेरी रियाज़ानोव के नेतृत्व में आयोजित किया गया है। डिजाइन में सुपरकंडक्टिंग सामग्री का उपयोग शामिल है, जो कि खदानों के लिए आधार हैं।

क्यूबिट्स (क्वांटम बिट्स) - एक क्वांटम कंप्यूटर की वास्तविक शक्ति, एक पारंपरिक पीसी के "बिट्स" का एक एनालॉग, केवल बहुत अधिक उन्नत। यदि परिचित कंप्यूटर "सोचता है" और शून्य और लोगों के रूप में गिना जाता है, अर्थात, प्रत्येक बिट जानकारी को "0" या "1" के रूप में एन्कोड किया जा सकता है, तो qubit में तथाकथित सुपरपोज़िशन की संपत्ति होती है, दोनों राज्यों में एक साथ होने की क्षमता। यह भारी संभावनाएं खोलता है, क्योंकि ऐसे कंप्यूटिंग संसाधनों के साथ एक क्वांटम कंप्यूटर परिमाण के आदेशों द्वारा सबसे शक्तिशाली कंप्यूटिंग उपकरणों से आगे निकलने में सक्षम होगा।

सुपरकंडक्टिंग सामग्री पर आधारित क्वांटम कंप्यूटर एनालॉग्स की तुलना में अधिक उन्नत प्रणाली है। उदाहरण के लिए, अन्य वैज्ञानिक टीमें व्यक्तिगत परमाणुओं (जो एक नगण्य आकार के कारण "खो सकती हैं") पर और आयनों पर (वे विशेष रूप से रैखिक रूप से निर्मित की जा सकती हैं, जो शारीरिक रूप से असुविधाजनक है) पर बटेर विकसित कर रहे हैं। NISU MISiS में बनाई गई क्वांटियाँ एल्यूमीनियम से बनी होती हैं, जिनका आकार 300 माइक्रोन होता है, वे "खोई" नहीं जा सकतीं, और आप गैर-रैखिक रूप से भी निर्माण कर सकते हैं।

प्रयोग के दौरान, एक दो-क्वांट क्वांटम कंप्यूटर ने ग्रोवर एल्गोरिदम को हल किया - एक फ़ंक्शन के लिए एक गणना एल्गोरिथ्म। एक क्वांटम कंप्यूटर, सुपरपोज़िशन के सिद्धांत के लिए धन्यवाद, आदर्श मामले में 100% की संभावना के साथ फ़ंक्शन f (x) के लिए एक कॉल में इस समस्या को हल करने में x का सही मूल्य पा सकते हैं।

"ग्रोवर का दो-क्विज़ एल्गोरिथ्म क्वांटम कंप्यूटर बनाने की दिशा में एक बहुत ही महत्वपूर्ण कदम है। हम अपने काम को प्रदर्शित करने वाले दुनिया के पहले नहीं हैं, लेकिन यहां हम मुख्य रूप से तकनीकी उपलब्धि के बारे में बात कर रहे हैं। हमने यूनिवर्सल क्वांटम प्रोसेसर के लिए तार्किक संचालन के लिए सभी आवश्यक कार्यों को लागू करने की संभावना दिखाई है: इनिशियलाइज़ेशन, सिंगल-क्वेबिट और टू-क्विबिट ऑपरेशंस और रीडिंग, और छोटे एल्गोरिदम के लिए संतोषजनक त्रुटि स्तर के साथ , ” इलिया बेसेडिन, सुपरकंडक्टिंग मेटामेट्रिक्स प्रयोगशाला में एक इंजीनियर, परियोजना प्रतिभागियों में से एक।

एक उपयोगी क्वांटम प्रोसेसर बनाने में सबसे बड़ी कठिनाई त्रुटियां हैं। शास्त्रीय कंप्यूटरों के विपरीत, जो वर्षों तक काम कर सकते हैं और हमेशा प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और अनुमानित परिणाम देते हैं, क्वांटम कंप्यूटर शोर से प्रभावित होते हैं, जो गणना परिणामों को विकृत करता है। इस तथ्य के बावजूद कि NUST "MISiS" में बनाया गया दो-क्विट प्रोसेसर, लागू समस्याओं को हल करने के लिए बहुत छोटा है, यह सफलतापूर्वक एक सही उत्तर की 50% संभावना की सीमा को "पार" कर गया, जो 53% तक पहुंच गया।

पूरे एल्गोरिथ्म में दो क्विबिट्स, चार एक-क्वाइबिट ऑपरेशंस, दो टू-क्विबिट ऑपरेशंस और दो क्विट्स पढ़ने की शुरुआत होती है; किसी भी त्रुटि जिसमें उत्तर में एक सही उत्तर की संभावना कम हो जाती है।


क्रायोस्टेट में सोना चढ़ाया हुआ फ्लैंग होता है जो ठंडा होने पर विभिन्न तापमानों पर स्थिर होता है। सबसे कम का तापमान 0.01 केल्विन = -273.14 डिग्री सेल्सियस होता है।

क्वांटम कंप्यूटर के लिए एक चिप MSTU में बनाया गया था । बॉमन , और उनके डिजाइन और डिवाइस का प्रक्षेपण पहले से ही NUST MISiS में किया गया था, जहां क्रायोस्टैट्स के साथ उपकरणों का एक अनूठा सेट सुपरकंडक्टिंग मेटामेट्रिक्स प्रयोगशाला में बनाया गया था, जो पराबैंगनी तापमान पर संचालन सुनिश्चित करता है, जो पूर्ण शून्य के करीब है।

"फिर भी, हमारे पास अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना है ," इल्या बेसेडिन कहते हैं । - अभी हाल ही में, Google का एक लेख, जो अभी तक आधिकारिक रूप से प्रकाशित नहीं हुआ है, प्रेस में आया, जो 53-बिट सुपरकंडक्टिंग क्वांटम प्रोसेसर पर "क्वांटम श्रेष्ठता" एल्गोरिदम को लागू करने में कामयाब रहा। "क्वांटम श्रेष्ठता" का कार्य एक क्वांटम कंप्यूटर के लिए सबसे अनुकूल कार्य है, जिसे शास्त्रीय कंप्यूटर पर पूरा करना बहुत मुश्किल है। और अगर हमें "क्लासिक" सीमा को पार करना है - यह अभी भी एक मौलिक परिणाम है, तो Google परिणाम पहले से ही व्यावहारिक पक्ष के करीब है: वे एक कार्य बनाने और हल करने में सक्षम थे जो कि उनके प्रोसेसर मिनटों में पूरा कर सकते हैं, और एक शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर को हफ्तों तक परीक्षण किया गया है । "

और फिर भी, Google अभी तक इस तथ्य के करीब पहुंचने में कामयाब नहीं हुआ है कि एक क्वांटम कंप्यूटर एक शास्त्रीय की तुलना में कुछ व्यावहारिक रूप से उपयोगी कार्य को अधिक प्रभावी ढंग से हल करता है। हालांकि, क्वांटम कंप्यूटर की कम्प्यूटेशनल श्रेष्ठता के बारे में सैद्धांतिक भविष्यवाणियां प्रयोगों द्वारा पुष्टि की जाती हैं।

एक उपयोगी क्वांटम कंप्यूटर बनाने की दिशा में अगले महत्वपूर्ण कदम "उपयोगी" क्वांटम एल्गोरिदम (उदाहरण के लिए, एक रासायनिक प्रतिक्रिया या अणु के जमीनी स्थिति के एक सिम्युलेटर) और क्वांटम त्रुटि सुधार के प्रदर्शन के कई दसियों संस्करणों की कमी के प्रदर्शन हैं। यह त्रुटि सुधार के लिए ठीक है, वैसे, सुपरकंडक्टिंग क्विबिट्स सबसे उपयुक्त हैं: उन्हें स्थानीय इंटरैक्शन और समानांतर गेट्स के साथ दो-आयामी जाली में व्यवस्थित किया जा सकता है, जो "सतह कोड" के लिए आवश्यक है - आवश्यकताओं के दृष्टिकोण से और संचालन की सटीकता के लिए सबसे सरल।

"हम भी इस दिशा में आगे बढ़ना चाहते हैं, लेकिन क्वांटम कंप्यूटिंग में मेरे दृष्टिकोण से यह न केवल" अधिक "महत्वपूर्ण है, बल्कि" बेहतर "भी है: जिस अतिचालकता का उपयोग करता है वह अब काफी महंगा हो जाता है और बहुत सारी गलतियां करता है। और मेरी राय में, सैकड़ों और हज़ारों की संख्या में जमा करने से पहले, यह सबसे बुनियादी इकाई - qubit पर काम करने के लायक है, " इल्या बेसेडिन को सारांशित करता है ।