Разработка российских ученых достигла нового уровня точности в области квантовых вычислений. Средняя точность операций составила 99,26%. Мы расскажем, как функционирует протокол «импульсы летучей мыши» и кто может воспользоваться платформой.
На облачной платформе Bauman Octillion завершился этап альфа-тестирования нового 8-кубитного сверхпроводникового сопроцессора, созданного специалистами из МГТУ им. Н. Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА». Благодаря инновационной технологии управления кубитами, исследователям удалось достичь точности двухкубитных операций на уровне 99,55%, что соответствует результатам ведущих мировых аналогов, согласно информации на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Основной задачей при разработке масштабируемых квантовых компьютеров остаются ошибки в двухкубитных операциях — они возникают в результате искажений управляющих сигналов и шума. Для решения этой проблемы эксперты Квантум Парка предложили совершенно новый подход.
Ключевым новшеством стал протокол BAT (Bipolar Amplitude-Tuned), или «импульсы летучей мыши». Он функционирует по принципу квантового эха: вместо длинной последовательности стандартных команд, ученые применяют один парный электрический импульс с противоположной полярностью и корректирующим сигналом в центре. Второй импульс мгновенно «затирает» низкочастотные шумы, остающиеся от первого. В итоге квантовая программа становится короче, вычисления проходят быстрее, а кубиты не успевают накапливать ошибки и разрушаться под воздействием внешней среды.
«Теперь вместо того, чтобы собирать сложную операцию из нескольких стандартных квантовых операций, мы можем использовать один гибко настраиваемый инструмент. Это позволяет “срезать углы” и выполнять ряд квантовых алгоритмов за значительно меньшее количество операций, что экономит ресурсы квантового сопроцессора», — отмечает старший научный сотрудник Квантум Парка Никита Смирнов.
Экспериментальная проверка на новом 8-кубитном сопроцессоре подтвердила высокую эффективность метода. Средняя точность двухкубитных операций составила 99,26%, при этом лучший результат на отдельных парах кубитов достиг 99,55%. Однокубитные операции показали точность 99,93%. Численное моделирование указывает, что архитектура позволяет преодолеть порог в 99,9%, что критически важно для решения задач квантовой химии и материаловедения.
«Мы не только повысили точность двухкубитных операций, но и переосмыслили подход к архитектуре, проектированию и управлению кубитами. Новые решения в архитектуре SnowDrop обеспечивают создание сверхпроводниковых квантовых сопроцессоров — одновременно точных, более простых в калибровке и масштабируемых. Это наш следующий шаг к практически полезным квантово-классическим центрам обработки данных для решения вычислительно сложных задач», — подводит итог руководитель кластера Квантум Парк МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА» Илья Родионов.
С 1 августа платформа Bauman Octillion перешла в стадию бета-тестирования. Российские научные коллективы могут получить бесплатный удаленный доступ к вычислительным ресурсам архитектуры SnowDrop через открытый интерфейс платформы.
Физики также научились считывать квантовые биты быстрее и с меньшими затратами.
Фото: hi-tech.mail.ru