Одна из самых больших проблем современных квантовых вычислений — обеспечение непрерывной работы этих машин. Фундаментальной единицей информации в квантовых вычислениях является кубит, состоящий из субатомных частиц. Но во время работы квантовых компьютеров кубиты могут из-за так называемой «потери атомов» покидать систему, что приводит к утрате информации и, в конечном итоге, к отказу системы.

Для решения этой проблемы профессор Гарвардского университета Михаил Лукин запустил пять лет назад исследовательский проект. Последние результаты группа опубликовала в сентябре этого года в журнале Nature. В статье ученые представили экспериментальную конструкцию квантовой машины, способной работать непрерывно, сообщает Crimson.

Группа разработала новый метод использования двух инструментов, способных перемещать атомы и субатомные частицы, чтобы пополнять кубиты, покидающие машину: «оптический конвейер» и «оптический пинцет». Новая система содержит 3000 кубитов и может добавлять в квантовый компьютер по 300 000 атомов в секунду, что превышает скорость потери кубитов.

«Теперь принципиальных ограничений на продолжительность работы наших обычных атомных и квантовых компьютеров нет, — сказал Тут Ван, научный сотрудник лаборатории, в которой была разработана машина. — Даже если с небольшой вероятностью атомы будут потеряны, мы сможем заменить их новыми атомами, не нарушив квантовую информацию, хранящуюся в системе».

«Еще предстоит пройти долгий путь масштабирования, но теперь, благодаря инновационным экспериментам, которые мы провели здесь, в Гарварде, траектория пути ясна», — добавил он.

Авторы статьи, опубликованной недавно на arXiv.org, доказали, что методы уменьшения ошибок в задаче Мерлина — Артура (QMA) — квантовой версии NP в классической теории сложности — упираются в непреодолимое препятствие. Это первый случай, когда искусственный интеллект внес ключевой вклад в исследование квантовой теории сложности.