Pirmieji atsparūs klaidoms fotoniniai kvantiniai procesoriai – milijonai kubitų jau ne už kalnų

Kanados startuolis „Xanadu“, išgarsėjęs kurdamas kvantinius simuliatorius su „Nvidia“ mikroschemomis, pranešė apie pirmojo pasaulyje atsparaus klaidoms fotoninio kubito mikroschemoje demonstraciją. Įmonės technologijos pagrindą sudaro palyginti nauja Gottsmano-Kitaevo-Preskilio (GKP) kvantinių būsenų teorija, leidžianti kurti kubitų ir valdyti juos kambario temperatūroje – tai atveria kelią kvantinių platformų mastelio didinimui.

Šių metų pradžioje „Xanadu“ pristatė keturkampį kvantinį kompiuterį „Aurora“. Naujojoje, žurnale „Nature“ paskelbtoje studijoje, bendrovės specialistai demonstruoja fotoninio kubito, pagrįsto GKP būsenomis, atsparumą klaidoms. Galiausiai visos šiuolaikinių kvantinių platformų problemos susiveda į didelį skaičiavimo klaidų dažnį, kurių neįmanoma ištaisyti tradiciniais korekcijos metodais.

Gottsmano-Kitaevo-Preskilio kvantinės būsenos yra vertingos tuo, kad remiasi fotonų (arba apskritai bozonų) grupiniu elgesiu. Dėl daugybės fotonų, esančių superpozicijos būsenoje, triukšmas ar pavienių fotonų klaidingas perjungimas nepažeidžia bendros kvantinės grupės būsenos, atstovaujančios atskiram kubitui. Be to, kvantinės būsenos koduojamos moduliuojant spindulį ir gali būti keičiamos paprastai rekombinuojant kelis spindulius iš lazerinio šaltinio arba naudojant pumpavimo lazerį. Šios technologijos išskirtinė vertė yra ta, kad matavimai ir valdymas atliekami įprastais įrankiais kambario temperatūroje.

Kvantinio lusto prototipas
Iki šiol mastelio didinimo problema buvo ta, kad spindulių sąveika vykdavo ore arba vakuume. „Xanadu“ kūrėjai sugebėjo įgyvendinti tokią sąveiką – faktiškai kubitą – silicyje, tiksliau, silicio nitrido pagrinde. Anot jų, tai pirmasis pasaulyje mikroschemoje veikiantis atsparus klaidoms fotoninis kubitas. „Nature“ paskelbtas darbas patvirtina šio teiginio pagrįstumą.

Sukurta schema nėra tobula ir susiduria su sunkumais skaičiuojant pavienius fotonus – vieną iš pagrindinių „Xanadu“ platformos elementų. Vis dėlto ji įrodo, kad GKP būsenomis galima operuoti ne atviroje aplinkoje, o visiškai uždaroje mikroschemos-optinio pluošto sistemoje. Dėl to platformą galima greitai išplėsti iki milijono kubitų, ką bendrovė žada pademonstruoti ne vėliau kaip 2029 metais.