Квантовий комп’ютер вперше навчили самовідновлюватися під час обчислень

Вчені американської компанії Atom Computing створили квантовий комп’ютер, здатний самостійно відновлюватися під час роботи. Система може замінювати втрачені атоми-кубіти без переривання обчислень, пише Phys.

Квантові комп’ютери, як і класичні, можуть виходити з ладу під час роботи. В установках на основі нейтральних атомів інколи зникають окремі частинки, що призводить до зупинки всього обчислювального процесу.

У таких системах окремі атоми виконують роль кубітів — базових одиниць квантової пам’яті. Вони утримуються лазерними променями, відомими як оптичні пінцети, але ця технологія не гарантує повної стабільності.

У дослідженні, опублікованому в журналі Physical Review X, науковці запропонували нову архітектуру, розподіливши атоми не в одному масиві, а в п’яти окремих зонах. Це дозволяє локалізувати втрату атома без впливу на всю систему.

Архітектура включає регістр для зберігання кубітів, зону взаємодії для обчислень і зону вимірювання для перевірки помилок за допомогою допоміжних атомів — анцил. Окремо передбачені зони зберігання запасних атомів і завантаження для поповнення резерву ззовні.

Система здатна самостійно виявляти втрату кубіта. Після цього комп’ютер автоматично переміщує новий атом із зони зберігання на потрібне місце.

Новий атом готується до роботи шляхом повернення в основний енергетичний стан. Так само система може повторно запустити анцили після завершення перевірок.

Ефективність підходу перевірили за допомогою коду повторення, який багаторазово тестує власні обчислення на наявність помилок. Під час 41 послідовного циклу система щоразу успішно замінювала втрачені атоми без пошкодження даних.

Без механізму самовідновлення комп’ютер вичерпав би запас атомів уже після кількох циклів. Нова схема дозволила уникнути цього обмеження.

“Ми продемонстрували здатність перезапустити та повторно використовувати атоми анціли після вимірювання в середній частині ланцюга у квантовому процесорі нейтрального атома, що дозволяє необмежено довго виконувати квантові схеми на платформі, де кубіти мають обмежений термін життя”, — заявили автори дослідження.

За словами вчених, система потребує подальшого вдосконалення. Подолання обмеженого терміну існування атомів наближає створення квантових комп’ютерів, здатних працювати безперервно.