Ученые из Российского квантового центра предложили объединить фотонную квантовую систему с обычной электронной памятью. Такой подход позволит квантовому компьютеру учитывать промежуточные результаты вычислений и на их основе выбирать дальнейшие действия.
Обычно квантовые вычисления выполняются как последовательность заранее заданных операций, после которых система измеряется. Однако для некоторых сложных задач этого недостаточно: компьютеру нужно получить промежуточный результат, оценить его и решить, продолжать вычисление, повторить операцию или изменить состояние системы.
Ученые разработали схему, которая позволяет реализовать такой подход в фотонной системе с петлевой архитектурой. Для этого они создали замкнутый маршрут для частиц света, благодаря которому квантовое состояние фотонов можно считывать после каждого этапа вычислений и сохранять полученную информацию в электронной памяти.
Такая схема позволяет системе учитывать не только текущее состояние, но и результаты предыдущих измерений. При этом квантовая случайность никуда не исчезает, однако знание истории вычислений может уменьшить число возможных вариантов следующего результата.
В качестве примера ученые приводят ситуацию, когда без учета предыдущих измерений следующий шаг может дать пять разных результатов. Если система получает информацию о прошлых состояниях, количество возможных вариантов сокращается до двух.
При этом компьютеру необязательно хранить всю историю вычислений. Расчеты исследователей показали, что в некоторых случаях достаточно сохранять только несколько последних результатов.
По словам ученых, практическая реализация такой архитектуры может расширить возможности фотонных квантовых компьютеров и позволить использовать их для более сложных многоэтапных задач. В частности, исследователи рассматривают применение схемы для решения физических задач и экспериментальной проверки принципа Ландауэра, связывающего обработку информации с выделением тепловой энергии.
Читайте также:
Впервые зафиксирован квантовый скачок звука в реальном времени
Зачем нужны квантовые компьютеры, поможет понять новый бенчмарк
Российские разработчики начали продавать квантовые компьютеры