俄罗斯第一台量子计算机的原型机在NUST“ MISiS”上发布

在NUST“ MISiS”上,俄罗斯推出了第一台量子计算机原型。 两个量子位的设备执行了Grover量子算法,超出了先前已知的精度极限3%。 超导材料被用作量子比特的基础。

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在NUST“ MISiS”组装的量子计算机的低温恒温器。

自2016年以来,在高级研究基金会项目框架内创建量子计算机的工作已在大学超导超材料实验室首席科学助理瓦莱里·里亚扎诺夫(Valery Ryazanov)的领导下在MISiS NITU进行。 该设计涉及使用超导材料作为量子位的基础。

Qubits (量子位)-量子计算机的真正功能,仅是高级PC的“位”的类似物。 如果熟悉的计算机“思考”并计数为零和一,即信息的每一位都可以编码为“ 0”或“ 1”,则量子位具有所谓的叠加属性,即能够同时处于两种状态。 这开辟了广阔的前景,因为有了这样的计算资源,量子计算机将能够超越最强大的计算设备几个数量级。

与类似物相比,基于超导材料的量子计算机是更先进的系统。 例如,其他科学团队正在开发单个原子(由于大小可忽略,可能会“丢失”)和离子(它们只能线性地构建,这在物理上不方便)上的量子位。 NISU MISiS创建的量子位由铝制成,大小为300微米,不会“丢失”,您也可以非线性构建。

在实验过程中,两量子位量子计算机解决了Grover算法-一种功能的枚举算法。 一台量子计算机,由于叠加原理,在理想情况下可以一次调用函数f(x)来找到解决该问题的正确值x,概率为100%。

“格罗弗(Grover)的两比特算法是创建量子计算机的非常重要的一步。 我们并不是世界上第一个展示其工作的人,但是在这里,我们主要谈论的是技术成就。 我们已经展示了为通用量子处理器实现逻辑操作所需的所有必要功能的可能性:初始化,单量子位和两个量子位的操作以及读取,并且对于小型算法而言具有令人满意的错误级别 ,” 超导超材料实验室的工程师Ilya Besedin说。

创建有用的量子处理器的最大困难是错误。 与可以工作多年并始终产生可再现和可预测的结果的经典计算机不同,量子计算机受噪声影响,从而使计算结果失真。 尽管事实上在NUST“ MISiS”创建的双量子位处理器太小而无法解决应用问题,但它成功地“越过”了正确答案概率为50%的门槛,达到了53%。

整个算法包括初始化两个量子位,四个一个量子位操作,两个两个量子位操作以及读取两个量子位。 错误中的任何一个都会降低答案中正确答案的可能性。

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低温恒温器具有镀金法兰,冷却后可在不同温度下稳定。 最低温度为0.01开尔文= -273.14摄氏度。

MSTU制造了用于量子计算机的芯片 Bauman及其设备的设计和发布已经在NUST“ MISiS”完成 ,该实验室在“超导超材料”实验室中建造了一套独特的具有低温恒温器的设备,以确保在接近绝对零的超低温下运行。

“尽管如此,我们还有很长的路要走 ,” Ilya Besedin补充说 。 - 最近,尚未正式发表的Google文章进入媒体,并设法在53量子位超导量子处理器上实现“量子优势”算法。 对于量子计算机,“量子优势”任务是最有利的任务,这在经典计算机上很难完成。 而且,如果我们必须克服``经典''的限制-这仍然是一个基本的结果,那么Google的结果已经接近实际方面:他们能够制定并解决其处理器可以在几分钟内完成的任务,而功能强大的超级计算机已经过数周的测试

即便如此,Google仍未设法接近这样一个事实,即量子计算机比经典计算机更有效地解决了一些实际有用的任务。 然而,尽管有关实验证明了有关量子计算机的计算优势的理论预测。

创建有用的量子计算机的下一个重要步骤是将“有用的”量子算法缩减到几十个量子位版本的演示(例如,化学反应的模拟器或分子的基态),以及量子误差校正的演示。 顺便说一句,正是为了纠错,超导量子比特最适合:它们可以组织成具有局部相互作用和平行门的二维晶格,这对于``表面代码''是必要的-从需求和操作精度的角度来看这是最简单的。

“我们也想朝这个方向发展,但从我的观点来看,在量子计算中,不仅“更多”而且“更好”也很重要:我们现在使用的超导量子比特非常昂贵,而且会犯很多错误。 我认为,在制作成千上万的量子比特之前,值得研究最基本的单位-量子比特,” Ilya Besedin总结道

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN470445/


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