В России предложили архитектуру масштабируемых квантовых процессоров
Российские исследователи предложили архитектуру квантового процессора на нейтральных атомах, в которой связь между удалёнными кубитами берут на себя подвижные атомы-передатчики. Идея должна снизить число ошибок при росте системы, когда в обычных схемах сигнал приходится передавать через цепочку промежуточных атомов. Работу подготовили учёные НИТУ МИСИС, МФТИ, «Сколтеха», Российского квантового центра, МГУ и Математического института имени В.А. Стеклова.
В существующих платформах на нейтральных атомах взаимодействие между удалёнными кубитами обычно строится через соседние элементы. По мере увеличения массива это повышает вероятность ошибок и усложняет масштабирование. В новой схеме вычислительные кубиты остаются на месте в массиве оптических ловушек, а отдельные атомы-передатчики перемещаются между ними и переносят квантовые состояния напрямую.
Авторы описали пять вариантов такой архитектуры. Они отличаются способом доставки «курьеров»: от перемещения в оптических ловушках до схем со свободным полётом атомов и квантовой телепортацией. Наиболее близкой к экспериментальной реализации исследователи называют двунаправленную конвейерную схему, поскольку для неё уже есть необходимый технологический задел. Результаты опубликованы в журнале Physical Review A.
Платформы на нейтральных атомах сейчас считаются одним из главных кандидатов на масштабируемые квантовые вычисления наряду со сверхпроводниковыми и ионными системами. В этом сегменте работают, в частности, QuEra и Pasqal, а нейтрально-атомный подход также развивает Amazon через центр AWS. Его плюс в том, что атомы можно собирать в крупные регулярные массивы, хотя надёжная связь между удалёнными кубитами остаётся узким местом.
Мировой рынок квантовых технологий, по оценкам McKinsey, к 2035 году может превысить десятки миллиардов долларов, если отрасль выйдет на практические сценарии в химии, логистике и моделировании материалов. Для российской работы следующий этап будет не в публикации, а в проверке, как такая архитектура ведёт себя на реальных многокубитных системах по точности операций и времени когерентности. Именно на этих метриках обычно заканчивается красивая схема и начинается инженерия.
