Новый уровень мониторинга квантовых систем
Кубиты, являющиеся фундаментом квантовых вычислений, отличаются крайне высокой нестабильностью: их характеристики способны меняться за доли секунды. Эта особенность десятилетиями тормозила развитие масштабируемых и надежных квантовых компьютеров, так как отследить подобные скоротечные флуктуации ранее было невозможно. Группа исследователей из Института Нильса Бора (NBI) при Университете Копенгагена представила систему, позволяющую контролировать состояние кубитов в реальном времени. Новая технология работает примерно в 100 раз быстрее всех известных до этого аналогов.
Адаптивные измерения на базе FPGA
Техническая реализация метода опирается на адаптивную систему измерений, работающую через высокопроизводительный FPGA-контроллер (программируемая логическая интегральная схема). Ключевым элементом стал байесовский алгоритм, который непрерывно обновляет данные о скорости релаксации кубита сразу после каждого замера.
Такой подход позволяет фиксировать переходы кубита между состояниями «0» и «1» практически мгновенно. В результате сбор статистических данных о поведении нестабильных элементов теперь занимает секунды вместо нескольких часов.
Причины деградации кубитов
В ходе исследований выяснилось, что даже внешне стабильные кубиты подвержены деградации на миллисекундных отрезках времени. Причиной тому являются микроскопические дефекты в структуре материалов, которые способны менять свое положение сотни раз в секунду. Традиционные методы диагностики, занимавшие до 60 секунд, были неспособны уловить столь высокую динамику процессов, оставляя поведение кубитов «за кадром».
Оборудование и международная кооперация
Для реализации проекта использовался коммерчески доступный контроллер OPX1000 от компании Quantum Machines. Его программирование осуществляется на языке, близком к Python, что значительно упрощает внедрение разработки в других исследовательских центрах. Работа велась в тесном партнерстве с университетами Норвегии, Лейдена и Чалмерса, где специалисты обеспечили создание квантового процессора для тестов.
Значение для индустрии квантовых вычислений
Мониторинг и калибровка «на лету» становятся необходимым условием для создания отказоустойчивых систем. Благодаря новой методике инженеры могут оперативно вычислять дефектные кубиты и вносить коррективы в алгоритмы управления процессором, что критически важно для масштабирования архитектур. Фактически, данный прорыв меняет философию квантового тестирования: теперь общая надежность процессора будет зависеть не от усредненных показателей лучших элементов, а от способности системы своевременно выявлять и адаптироваться к поведению самых нестабильных кубитов в режиме реального времени.
комментарии закрыты.