19.08.2015

Новый оптический чип позволяет перепрограммировать квантовый компьютер за секунды времени

Полностью перепрограммируемый оптический чип, способный обработать и направить фотоны света по бесчисленному количеству заранее запрограммированных путей в недрах квантовых компьютеров, был разработан совместными усилиями исследователей из университета Бристоля, Великобритания, и компании Nippon Telegraph and Telephone (NTT), Япония. Создание универсального "линейного оптического процессора" (linear optics processor, LPU) является одним из главных шагов на пути создания реальных универсальных квантовых компьютеров, способных с высокой скоростью выполнять некоторые тяжелые задачи, такие, как поиск по огромным базам данных, решение сложнейших математических задач определенного рода, которые "не по зубам" даже самым мощным современным суперкомпьютерам.

Чип оптического процессора практически устраняет главный барьер, препятствующих быстрому тестированию новых технологий и теорий из области квантовых вычислений. Этим барьером является необходимость перестройки структуры и перераспределения ресурсов квантовых вычислительных систем, что занимает весьма большое время из-за необычайной "хрупкости" этих системы и их чувствительности к влиянию различных факторов окружающей среды.

"Значение факта создания перепрограммируемого оптического процессора трудно переоценить. Теперь любой исследователь, взяв такой чип, получит возможность проводить свои собственные эксперименты с фотонами с такой же скоростью и эффективностью, с которыми проводятся разработка и отладка программного обеспечения на обычных компьютерах. Теперь специалисты в области квантовых вычислений не должны тратить многие месяцы своей работы на кропотливое и тяжелое создание новых или реконфигурирование существующих квантовых систем, ориентированных на выполнение определенных задач или проведение исследований".

В качестве демонстрации возможностей нового чипа исследователи составили для него ряд программ для выполнения различных экспериментов. И, переключение чипа от одной программы к другой производится за несколько секунд, в отличие от нескольких недель или месяцев, которые требуются для перестройки лабораторных квантовых систем.

"Как только мы написали код для формирования определенной квантово-фотонной цепи, нам потребовались несколько секунд на перепрограммирование чипа. При этом, большая часть этого времени ушла на взаимодействие с управляющей программой, сам чип переключается на новую программу в течение нескольких миллисекунд" - рассказывает Жак Каролан (Jacques Carolan), один из исследователей, - "Используя новый чип мы за несколько часов провели столько экспериментов, что это заняло бы минимум год при их проведении традиционным способом".

Следует отметить, что университет Бристоля является пионером в деле предоставления общего доступа к квантовой вычислительной системе через Интернет. В рамках их проекта Quantum in the Cloud (QCloud) доступ предоставляется к простой системе с двумя квантовыми битами, кубитами. Но, в скором времени возможности квантового процессора QCloud будет расширены, и в первую очередь за счет внедрения новых оптических процессоров LPU. "Благодаря этому многие желающие смогут открыть для себя целый мир удивительной квантовой механики и квантовых вычислений".

Источники:

1. www.dailytechinfo.org