Дослідники створили квантовий симулятор з 256 кубітами

Команда американських фізиків розробила програмований квантовий симулятор, здатний працювати з 256 квантовими битами. Він може відкрити шлях для масштабних квантових обчислювальних систем.

Квантовий симулятор може допомогти дослідити різні тонкі ефекти в складних матеріалах або знаходити екзотичні стани матерії. Фізикам вдалося зробити прорив у цій області, збільшивши кількість кубітів у симуляторі в 5 разів

У 2017 році фізики створили квантовий симулятор, що складається з 51 кубіта. У цій більш старій системі ультрахолодні атоми рубідію захоплювали за допомогою оптичних пінцетів і мали їх у певному порядку. Розмір системи був обмежений через те, що вона являла собою почесний масив. У новому дослідженні фізики змогли додати третій вимір і збільшили розмір квантового симулятора до 256 кубітів.

Квантовий симулятор представляє собою обчислювач, який здатний описувати складні процеси, що спостерігаються, наприклад, всередині надпровідників. На відміну від квантового комп'ютера, такі пристрої не можуть вирішувати широке коло завдань - вони заточені під конкретну проблему, таку як опис поведінки частинок всередині матеріалу.

Такий тренажер вже дозволив дослідникам спостерігати кілька екзотичних квантових станів матерії, які ніколи раніше не були реалізовані експериментально, і описати з високою точністю квантовий фазовий перехід. Ці експерименти дають більш повне уявлення про квантову фізику, що лежить в основі властивостей матеріалів, і можуть допомогти вченим зрозуміти, як створювати нові матеріали з екзотичними властивостями.

Раніше фізикам вдавалося створити лише акціонерні версії таких систем через складність контролю окремих атомів оптичними пінцетами. Тепер вчені змогли ввести в пристрої і третій вимір, збільшивши число кубітів у системі в 5 разів. У майбутньому автори планують поліпшити контроль над атомами обчислювача і зробити його більш програмованим.

Стаття опублікована в журналі Nature.