В Великобритании разрабатывается рекордный по мощности квантовый чип с удвоенной производительностью.

Компания Oxford Ionics, являясь дочерним предприятием Оксфордского университета, создала новый высокопроизводительный квантовый чип, побивший предыдущие рекорды в области квантовых вычислений. Как сообщают исследователи, это достижение заслуживает высокой оценки, поскольку в процессе работы не применялась коррекция ошибок, а чип может быть изготовлен на существующих полупроводниковых заводах. Компания ожидает, что благодаря инновационным исследованиям, квантовый компьютер станет доступен всему миру в ближайшие три года.

Квантовые вычисления - это следующий этап развития вычислительной техники, когда компьютеры смогут быстро вычислять результаты, используя информацию, на обработку которой самым быстрым суперкомпьютерам современности потребовались бы годы.  Исследовательские институты и частные предприятия сейчас соревнуются за создание первого в мире пригодного для использования квантового компьютера. Однако с базовым блоком хранения данных или квантовым битом (quantum bit) можно работать только в узкоспециализированных условиях. Исследователям необходимо найти более простые способы обработки кубитов, чтобы сделать технологию более доступной.

Основанная в 2019 году оксфордскими учеными, компания Oxford Ionics использует метод захваченных ионов для квантовых вычислений.  Управление захваченными ионами для вычислений обычно осуществляется с помощью лазеров. Однако компания Oxford Ionics отказалась от использования лазеров и разработала электронный способ достижения того же эффекта. Они называют это электронным управлением кубитами.

Команда Oxford Ionics интегрировала всё необходимое для управления захваченными ионами в кремниевый чип. Как сообщается, этот чип может быть изготовлен на любом существующем предприятии по производству полупроводников, что позволяет масштабировать квантовые компьютеры на основе захваченных ионов.

В пресс-релизе, направленном изданию Interesting Engineering, компания Oxford Ionics подтвердила, что достигла рекордных показателей в отрасли по производительности двух- и однокубитных вентилей. “Крупнейшие игроки отрасли пошли разными путями к цели сделать квантовые вычисления реальностью”, - сказал Крис Балланс, соучредитель и генеральный директор Oxford Ionics, в своем заявлении. “С самого начала мы использовали подход "ракетного корабля", сосредоточившись на создании надежных технологий, решая в первую очередь действительно сложные задачи. Это означало использование новой физики и интеллектуальной инженерии для разработки масштабируемых, высокопроизводительных кубитных чипов, которые не нуждаются в исправлении ошибок для работы в полезных приложениях и могут управляться с помощью классического полупроводникового чипа”, - добавил Балланс.

Квантовые компьютеры могут выполнять вычисления параллельно благодаря законам квантовой механики и запутанности между кубитами, что означает, что судьбы разных кубитов могут мгновенно изменять друг друга. Классические компьютеры, напротив, могут работать только последовательно. Добавление большего количества кубитов в систему увеличивает мощность машины в геометрической прогрессии; ученые предсказывают, что однажды квантовые компьютеры будут выполнять сложные вычисления за считанные секунды, на которые классическому суперкомпьютеру потребовались бы тысячи лет.

Момент, когда квантовые компьютеры превзойдут классические, известен как "квантовое превосходство", но для достижения этой цели на практике потребуется квантовый компьютер с миллионами кубитов. Самая крупная машина на сегодняшний день имеет всего около 1000 кубитов.

Основная проблема при внедрении квантовых компьютеров заключается в том, насколько легко система накапливает ошибки, учитывая ее высокую скорость вычислений. Поэтому исследователи используют большое количество кубитов для создания логических кубитов, которые дают более последовательные ответы и обеспечивают исправление ошибок в вычислениях.

Компания Oxford Ionics заявляет, что ее высокопроизводительные кубиты устраняют необходимость в исправлении ошибок, позволяя использовать их в коммерческих приложениях без связанных с этим затрат на исправление ошибок. Компания уверена, что благодаря масштабируемости своей электронной системы управления кубитами она сможет создать 256-кубитный чип в ближайшие несколько лет.

“Когда вы создаете квантовый компьютер, производительность так же важна, как и размер – увеличение числа кубитов ничего не значит, если они не дают точных результатов”, - сказал Том Харти, технический директор Oxford Ionics. “Теперь мы доказали, что наш подход обеспечивает высочайший уровень производительности квантовых вычислений на сегодняшний день, и сегодня он находится на уровне, необходимом для того, чтобы начать использовать квантовые вычисления в коммерческих целях”.