Появился первый в своем роде программируемый фотонный квантовый чип, способный выполнять различные алгоритмы
22 марта 2021
Группа исследователей и инженеров из канадской компании Xanadu Quantum Technologies Inc., работавших совместно со специалистами из американского Национального института стандартов и технологий (NIST), разработала архитектуру программируемого и масштабируемого фотонного квантового чипа, который способен выполнять один из ряда доступных квантовых алгоритмов. Более того, уже были изготовленные опытные образцы таких чипов и на их основе создана экспериментальная квантовая вычислительная система, которая вскоре станет доступна потенциальным заказчикам через специализированный облачный сервис.
Напомним нашим читателям, что подавляющее большинство существующих сегодня квантовых компьютеров построены на основе одной из двух базовых архитектур — на основе сверхпроводящих кубитов и на основе пойманных в специальную ловушку ионных кубитов. Квантовые процессоры обоих типов работают только при сверхнизких температурах, кроме этого, у каждой архитектуры имеется целый ряд преимуществ и недостатков, которые пока еще затрудняют продвижение вперед технологий квантовых вычислений.
Еще большим количеством преимуществ обладает технология фотонных квантовых вычислений. А главным преимуществом является то, что основанные на фотонике системы способны работать даже при комнатной температуре. Однако, такой подход считался ранее менее практичным из-за сложных проблем, связанных со стабилизацией и сохранением квантовых состояний кубитов, и из-за проблем с преобразованиями квантовых состояний в оптические или электрические сигналы.
Исследователям из компании Xanadu все же удалось успешно решить ряд проблем, что позволило им создать рабочий программируемый фотонный квантовый чип. Этот чип, получивший название X8 PQPU (photonic quantum processing unit), способен самостоятельно выполнять любой из набора доступных алгоритмов. Более того, архитектура этого чипа является масштабируемой и в будущем можно будет создать подобные чипы, имеющие большее количество кубитов.
Ключевым моментом нового чипа является так называемый источник «сжатого света», который преобразует поступающие извне импульсы инфракрасного лазера при помощи множества микроскопических резонаторов. Это позволяет реализовать технологию динамического изменения алгоритма обработки и непрерывных квантовых вычислений. Это, как раз, и является главным отличием системы компании Xanadu от других подобных систем, в основе которых лежат источники единичных фотонов.
Как уже упоминалось выше, представители компании Xanadu отметили, что их система является первой фотонной квантовой вычислительной платформой, которая станет доступной общественности в виде специализированного облачного сервиса. На первом этапе те люди, которые будут запускать свои квантовые приложения в этом «облаке» смогут выбирать системы с 8 и 12 кубитами, а в дальнейшем количество кубитов будет увеличено, что позволит запускать на этой системе еще более сложные задачи.