Японцы сообщили о новом методе ускорения компиляторов для квантовых компьютеров. Компилятор — это программа, переводящая код с одного языка программирования на другой. В квантовых компьютерах компилятор отвечает за преобразование программ в последовательность вентильных операций с кубитами.
Пара слов о том, что такое вентили в информатике. Любая программа — это набор «комнаток», сигналы в них входят, по каким-то правилам преобразуются и выходят. В классическом программировании вентиль — «комнатка», в нее входят 0 или 1, выходят тоже 0 или 1. Набор этих вентилей и есть цифровая, логическая схема, по которой создаются программы. Простой пример — логический вентиль «не» для двоичных чисел: если в него поступает 1, то выходит «не 1» — 0, и наоборот. Почему вентиль? Ответ очевиден: кран в ванной открыт — вода течет, закрыт — воды нет. Открыты два крана — вода теплая, один — либо ледяная, либо кипяток.
Одна из задач программиста — построить правильную и оптимальную последовательность путешествия по вентилям. Но к квантовым компьютерам традиционные способы поиска последовательности неприменимы. Дело в том, что по мере роста числа кубитов время поиска растет чуть ли не экспоненциально. Ученые Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT), Института физико-химических исследований (RIKEN) и Токийского университета предложили вероятностный метод взамен применявшегося ранее алгоритма GRAPE.
С помощью суперкомпьютера Fugaku было продемонстрировано, что с новым методом оптимальную последовательность квантовых вентилей можно найти за несколько часов. Он позволяет более гибко управлять процессом компиляции квантовых программ, то есть быстрее адаптировать их к различным типам задач и квантовых компьютеров. Это может открыть путь к широкому использованию квантовых компьютеров, оперативной интеграции новых разработок.
Весной научный мир восхитила работа китайских ученых, которые реализовали квантовую телепортацию на рекордное расстояние с точностью более 90 %. В основе революционной разработки лежит новый метод решения проблемы декогеренции — влияния шума окружающей среды на квантовую систему. Летом пришла еще одна новость: ученые Еврейского университета в Иерусалиме в содружестве с коллегами из Китая, США и Германии придумали свой метод уменьшения пагубного воздействия среды. В журнале Physical Review Letters они отмечают: распространенные стратегии защиты, основанные на временной автокорреляции шума, неоптимальны при наличии других корреляций. В борьбе с влиянием внешних шумов исследователи решили вышибить клин клином — применили деструктивную интерференцию, при которой две шумовые волны подавляют друг друга из-за разности фаз. Проще говоря, воздействовали на кубиты вторым источником шума, который, коррелируя с внешними шумами, снижал общее шумовое влияние на систему. В итоге увеличилось время когерентности квантовых состояний, то есть период, в течение которого квантовая информация оставалась ненарушенной. Соответственно, повысилась точность при работе с квантовыми системами, что немаловажно, например, для квантового зондирования, и надежность операций. Резонный вопрос: а на сколько удалось увеличить время квантовой когерентности? А в 10 раз.
В США в поисках решения проблемы декогеренции пришли к простому, логичному, но очень неожиданному умозаключению. Для уменьшения потерь квантовую информацию надо передавать (читай — посылать кванты) по вакуумным трубкам. К этой мысли представителей Чикагского университета и Калифорнийского технологического института подтолкнули результаты экспериментов в обсерваториях LIGO и VIRGO. Там лазерные лучи двигаются внутри многокилометровых трубок с высоким вакуумом. В Physical Review Letters американские физики утверждают, что трубки (вакуумные лучеводы) диаметром около 20 см могут переносить фотоны на многие тысячи километров и иметь пропускную способность в десятки триллионов кубитов в секунду.
«Основная проблема заключается в том, что движущийся через вакуум поток квантов немного рассеивается, — пишет один из авторов статьи, профессор Лян Цзян. — Мы предлагаем каждые несколько километров устанавливать линзы, которые фокусируют луч на большие расстояния без дифракционных потерь».
Влиятельное специализированное медиа Quantum Insider в очередном отчете о состоянии квантовой индустрии утверждает, что второй квартал этого года стал поворотным моментом с точки зрения финансирования квантовых технологий. Наблюдался приток частного капитала в размере около 0,8 млрд долларов, что в четыре раза больше, чем во втором квартале 2023 года. Всплеск может свидетельствовать о растущем доверии и интересе к сектору квантовых технологий.
Если говорить о государственных вливаниях, то Австралия объявила, что вложит 940 млн австралийских долларов в компанию PsiQuantum, Сингапур выделил 300 млн сингапурских долларов на свою национальную квантовую стратегию. Добавлю, что в России в 2023 году на сквозные технологии, в том числе квантовые, из бюджета было потрачено более 137 млрд рублей.
Источник: Страна Росатом