Создан квантовый чип с архитектурой фон Неймана

Упрощённая схема нового чипа. Пояснения в тексте (иллюстрация Peter Allen, UCSB).

Построенное в США устройство, по словам его авторов, является новой парадигмой квантовой обработки информации и ключевым компонентом квантовой версии классического компьютера.

Физики из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) построили интегрированный квантовый чип на сверхпроводящих кубитах. Чип содержит два кубита (Q1 и Q2 на схеме под заголовком) и квантовую шину связи (B), формирующие квантовый центральный процессор (quCPU).

Также схема включает два бита квантовой памяти (M1 и M2), снабжённых регистрами сброса (Z1 и Z2). Последние позволили реализовать на этих ячейках память с произвольным доступом (RAM). Большая стрелка слева показывает рост частоты колебаний квантовой частицы.

«В нашей новой архитектуре мы исследовали возможность записи квантовой информации в память, одновременно выполняя другие квантовые расчёты, — рассказал ведущий автор проекта Маттео Мариантони (Matteo Mariantoni). — С квантовой архитектурой фон Неймана мы смогли запустить квантовое преобразование Фурье и трёхкубитный квантовый вентиль Тоффоли — это ключевые логические схемы для дальнейшего развития квантовых компьютеров».

Мариантони демонстрирует установку с квантовым чипом внутри (фото George Foulsham, UCSB).

Опыт показывает, что крупномасштабная интеграция квантовых схем находится в пределах досягаемости, сообщает университет. (Подробности устройства и работы чипа раскрывает статья в Science Express.)



Предложено охлаждение компьютера за счёт стирания памяти

7 июня 2011

Впервые квантовый компьютер продан клиенту

1 июня 2011

Австрийцы построили крупнейший квантовый регистр

4 апреля 2011

Учёные создали квантовый аналог игры в напёрстки

1 февраля 2011

Физики запутали десять миллиардов пар кубитов

20 января 2011
  • Антон Карманов  2 сентября, 12:37
    Еее))
    ОтветитьНравится
  • Рустэм Рахимов  2 сентября, 13:07
    Трёхкубитный квантовый вентиль Тоффоли — это типа транзистора?
    Архитектурой фон Неймана — это как будто программируемые процессоры?

    Как то совсем запутался.

    ОтветитьНравится
  • Павел Капитанов  2 сентября, 13:35
    Когда в обычной речи говорят о фон Неймановской архитектуре, имеется ввиду, что часть, выполняющая вычисления (например, процессор), и часть, хранящаяя команды и операнды физически отделены друг от друга. Так устроены обычные компьютеры, так же сделано и здесь.

    Вентиль Тоффоли — это квантовый аналог универсального логического элемента, то есть такого логического элемента, на базе которого с помощью различных сочетаний можно получить любую другую логическую функцию. Примером обычного универсального логического элемента является элемент «ИЛИ-НЕ».

    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  2 сентября, 13:48
    Про фон Неймана есть ссылка в тексте с подробностями. Авторы устройства особо подчёркивают. что оно относится к такому типу.
    ОтветитьНравится
  • Рустэм Рахимов  2 сентября, 13:54
    Спасибо, сходил на вики, прочитал, короче обычный компьютер. А про вентиль — назначение понятно, а про реализацию думаю лучше еще где почитать.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Дегтярёв  2 сентября, 20:38
    Вообще, основным отличием ФонНеймовской архитектуры (от Гарвардской) является то, что имеется общая память для команд и данных, а в Гарвардской память для команд и данных раздельная.
    ОтветитьНравится
  • Павел Капитанов  2 сентября, 22:01
    Да, вы совершенно правы, однако мне показалось, что в рамках данной статьи это различие не столь важно, поскольку даже в оригинале ни слова ни сказано, как хранятся данные и как операнды.
    ОтветитьНравится
  • Алан Гибизов  2 сентября, 14:37
    Я не спец в квантовых компах, но как-то наслышан, что проблема якобы в том, чтобы из этих отдельных элементов собрать большой комплекс. Насколько я понял, при увеличении количества квантовых вычислительных элементов количество переходит в качество — причем в отрицательное качество. При определенном наращивании мощности возникает взаимное влияние и всё расстраивается. Правильно ли я понял?
    ОтветитьНравится
  • Данил Неверов  2 сентября, 18:38
    Да, это одна из главных проблем. Большая квантовая система (реальная) очень быстро теряет когерентность.
    Есть несколько путей решения — снижать шумы, ускорять скорость вычислений (чтобы система просто не успевала выходить из когерентного состояния), развивать методы коррекции ошибок. (наверняка есть еще идеи, но что-то в голову не приходит)
    ОтветитьНравится
  • Игорь Черток  2 сентября, 22:31
    А как сделано в том компе, который канадцы продали Локхиду?
    ОтветитьНравится
  • Данил Неверов  2 сентября, 23:38
    Детали реализации этого компьютера — коммерческая тайна D-Wave. Я лишь знаю, что заявлено 128 кубитов на сверхпроводниках (как в этой статье).

    Наверняка там принят комплекс мер — мощная криосистема, разнообразные экраны и тд, оптимизировано управление кубитами, наверняка имеются какие-то собственные потентованные алгоритмы коррекции ошибки.

    Есть скептическое мнение, что в пользу стабильности вычислений пожертвовали универсальностью машины как квантового компьютера.

    И весьма вероятно, что эти 128 кубитов не представляют из себя единого целого, а процессор разделен на секции. То есть, если вам в процессе вычислений потребуется смешанное состояние из всех 128 кубитов, вы его не получите. Другими словами размерность вычислительного базиса на самом деле меньше чем 2^128.

    Но это все догадки.

    ОтветитьНравится
  • Игорь Черток  3 сентября, 00:07
    >Есть скептическое мнение, что в пользу стабильности вычислений пожертвовали универсальностью машины как квантового компьютера.

    Локхид заявил, что купил его для строго определённых задач. И делался он специально под покупателя. Косвенно это подтверждает Вашу догадку.

    Ну что ж, будем подождать. Не век же квантовым компьютерам сидеть в квантовых пелёнках. Очень хочется отстучать это сообщение на клаве квантового ноутбука. :)

    ОтветитьНравится
  • Михаил Бахтерев  6 сентября, 16:50
    Вообще-то, квантовый процессор — это не процессор общего назначения. Вряд ли он поможет Вам что-нибудь отстучать.

    Да и вообще, у некоторых физиков есть сомнения по поводу возможности создания более или менее практически приемлемого квантового компьютера. Логика примерно такая (как у Пенроуза, например): если у нас есть большая квантовая система, занимающуая определённый объем и имеющая определённую массу, то она не может быть долго в состоянии суперпозиции, потому что есть же ещё пространство-время, определяемое этой системой, которое не может быть в суперпозиции, и поэтому система должна под действием гравитации (а совсем даже не шумов) коллапсировать в одно из чистых состояний.

    ОтветитьНравится
  • Сергей Ефимов  21 декабря, 15:17
    вот ты михаил сейчас и находишся в стадии суперпозиции
    ОтветитьНравится