Одна из ключевых инженерных проблем в квантовых вычислениях — нестабильность. Атомы, которые служат кубитами, иногда выходят из-под контроля лазерных ловушек-пинцетов. Раньше такая потеря мгновенно останавливала вычисления.
Сотрудники компании Atom Computing предложили метод, который описали в Physical Review X. Они отказались от концепции единого плотного массива атомов. Вместо этого они организовали пространство процессора в пять специализированных зон: для хранения кубитов, вычислений, измерений, а также для складирования запасных атомов и их загрузки извне. По сути, это архитектура с внутренним резервом.
Когда система фиксирует потерю атома в рабочей зоне, алгоритм запускает замену. Оптические пинцеты захватывают запасной атом из хранилища и перемещают его на вакантное место. После этого новый кубит инициализируют — приводят в базовое энергетическое состояние. Точно так же можно «перезарядить» и повторно использовать вспомогательные атомы для проверки ошибок.
Специалисты из Atom Computing продемонстрировали работу системы, запустив 41 цикл последовательных вычислений с повторяющимся кодом. Машина каждый раз восполняла потери, не прерывая обработку квантовой информации. Без этого механизма запас атомов иссяк бы уже через несколько циклов. Как отмечают авторы, это обходит фундаментальное ограничение платформы на нейтральных атомах — ограниченное время жизни кубитов.
Система — лабораторный прототип, ей требуется развитие. Но сам принцип, позволяющий продлить работу квантового процессора за счет динамической перестройки его «атомарной начинки», выглядит рабочей инженерной стратегией, а не просто теорией.