Как квантовый ускоритель MIT меняет архитектуру суперкомпьютеров будущего

Об этом сообщает «Politexpert» со ссылкой на SciTechDaily 

Исследователи Массачусетского технологического института представили инновационное устройство — квантовый куплер Quarton, способный радикально ускорить работу квантовых компьютеров. Новая схема на основе сверхпроводящих материалов позволяет достичь рекордно сильной нелинейной связи между светом и материей, что имеет критическое значение для быстрого считывания информации и корректировки ошибок в квантовых системах.

Прорыв открывает путь к практическому созданию квантовых машин с минимальным уровнем ошибок. Чем быстрее обрабатывается информация, тем выше точность расчётов, особенно в условиях ограниченного времени когерентности кубитов. Это ключ к реальному применению квантовых вычислений в таких областях, как искусственный интеллект, моделирование материалов и криптография.

Суть квантового прорыва: что делает Quarton уникальным

Ключевым элементом технологии стал так называемый quarton coupler — устройство, обеспечивающее взаимодействие между кубитами, основными единицами информации в квантовом компьютере. В конструкции используются сверхпроводящие цепи, генерирующие усиленную нелинейную связь, значительно превышающую аналогичные параметры предыдущих разработок.

Чем выше нелинейность в системе, тем эффективнее она может манипулировать квантовыми состояниями. При подаче тока coupler усиливает взаимодействие между световыми квантами (фотонами) и искусственными атомами, играющими роль носителей информации. Это ускоряет обработку и повышает устойчивость системы к ошибкам.

От физики к практическому применению: как тестировали систему

Прототип куплера был установлен на микрочипе, соединённом с двумя сверхпроводящими кубитами. Один кубит действовал как искусственный атом, другой как резонатор. При взаимодействии с микроволновыми фотонами система демонстрировала мощную светоматричную нелинейность, обеспечивая измерение квантового состояния с высокой скоростью и точностью.

Такая архитектура позволяет сократить время считывания до наносекунд, что в несколько раз быстрее по сравнению с существующими технологиями. Это особенно важно для систем с коротким временем когерентности, поскольку повышает шанс успеть провести корректировку ошибок до того, как произойдут потери информации.

Преимущества нелинейного взаимодействия для квантовых вычислений

Квантовые алгоритмы требуют сложного контроля взаимодействий между кубитами и управляющими сигналами. Нелинейное поведение — основа для большинства таких процессов, включая телепортацию состояний и реализацию квантовых логических операций. Чем выше степень нелинейности, тем шире возможности архитектуры по масштабированию и универсальности.

Увеличение силы связи между светом и материей позволяет также ускорить передачу информации внутри квантового процессора. Это даёт возможность проводить больше операций в ограниченное время, снижая совокупный уровень ошибок в вычислениях и приближая системы к этапу устойчивых, отказоустойчивых вычислений.

Путь к квантовой устойчивости: что ждёт технологию дальше

Следующим этапом работы учёных станет интеграция куплера с дополнительными компонентами — такими как фильтры и управляющие схемы — для создания полноценного считывающего модуля. Цель — внедрение технологии в более масштабные квантовые платформы с минимальными затратами на адаптацию архитектуры.

Также исследователи планируют углубить изучение взаимодействия между кубитами, известного как материя-материальное сцепление, что критично для построения устойчивых квантовых логических цепей. Все эти усилия направлены на достижение этапа полной квантовой устойчивости — состояния, при котором система способна выполнять сложные задачи с минимальной вероятностью сбоя.

Напомним, ранее мы писали о том, какой ракурс виртуальной реальности усиливает эффект присутствия.