Разработана модель виртуальной шины для квантовых компьютеров

"Виртуальная шина", по которой курсируют биты информации, может стать краеугольным камнем в архитектуре квантовых компьютеров, заявляют ученые из американского Национального Института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology - NIST). Но как замечают ученые, он должен еще быть разработан, что не входит сейчас в планы большинства компаний.

По словам физика-атомщика NIST Карла Уилльямса (Carl Williams), несколько авторов описали базовые требования для построения масштабируемых квантовых компьютеров, включая необходимость взаимодействия произвольных пар кубитов. Четкий механизм для этого взаимодействия, однако, является нерешенной проблемой.

По словам коллег Уилльямса, их подход состоит в том, чтобы делить физические кубиты на статические зоны, сохраняющие квантовую память, и динамическую шину для кубитной связи зон. Подобно битам, кубиты, или квантовые биты, являются основными единицами памяти в компьютере, построенные на положительном или отрицательном атомном спине, аналогично нулям и единицам двоичного кода.

Как известно, основы современной архитектуры ПК были заложены в работах венгерского математика фон Неймана в 1945 году. Классическая модель состоит из 4 основных компонентов: памяти, системы ввода/вывода, логического блока и блока управления; для их связи используются физические шины, по которым пересылаются биты информации от одного модуля к другому. В отличие от этого, предлагаемая квантовая шина является "виртуальной, которую лучше представлять как виртуальную локальную сеть соединений для масштабной параллельной архитектуры квантовых компьютеров" в будущем, отмечает эксперт Национальной лаборатории в Лос-Аламос Мэни Нилл (Manny Knill). По его мнению, Уилльямс с коллегами предлагают подробно разработанные стратегии для применения квантовой шины в стандартных массивах кубитов, впервые для конкретного применения в квантовом компьютере.

В работающем компьютере ни один кубит не обособлен. Кубиты памяти должны взаимодействовать друг с другом и с блоками логики, управления и ввода/вывода. Вместо квантовой шины для облегчения связи другие ученые предлагают "летающие кубиты", парящие внутри компьютера и сближающиеся для обмена информацией. Модель превращения "материальных кубитов" в "летающие кубиты", являющиеся чаще всего фотонами, может быть еще одним возможным решением проблемы.

Разработка необходимого соединения между веществом и фотонами, или стационарными и летающими кубитами, часто становится сложностью. Концепция шины обходит необходимость сцепки между летающими и стационарными кубитами. Эти исследования важны, поскольку квантовые компьютеры в обозримом будущем должны обладать масштабируемым параллелизмом, отмечает г-н Нилл. "В случае квантовых компьютеров физическое или виртуальное соединение необходимо для всех архитектур в будущем", - подчеркивает он.

Источник: по материалам сайта NewsFactor.