Перспективи квантових обчислень з використанням надпровідності

Abstract

Стисло викладено властивості кубітів, квантових регістрів, поняття "сплетених" станів. Описано особливості квантових логічних операцій та алгоритмів. Пояснюються причини небувалого паралелізму та пов’язаних з ним переваг квантових обчислень. Вказано на руйнівний вплив декогеренції та на ефективні методи боротьби з нею. Пред’явлені технічні вимоги до елементної бази квантового процесора і дано можливі шляхи його реалізації. Описані зарядові та потокові надпровідні кубіти, ефективні схеми зчитування та запису в них інформації, взаємодія таких кубітів з електромагнітним полем, методи реалізації над ними функціонально повного набору квантових логічних операцій. Розглянуто питання об’єднання сотень надпровідних кубітів у єдину систему.

Кратко изложены особенности кубитов, квантовых регистров, понятия о "запутанных" состояниях. Описаны особенности квантовых логических операций и алгоритмов. Объяснены причины небывалого параллелизма и связанных с ним преимуществ квантовых вычислений. Указаны разрушительное влияние декогерентизации и эффективные методы борьбы с ней. Предъявлены технические требования к элементной базе квантового процессора и даны возможные пути его реализации. Описаны зарядовые и потоковые сверхпроводящие кубиты, эффективные схемы считывания и записи в них информации, взаимодействие таких кубитов с электромагнитным полем, методы реализации над ними функционально полного набора квантовых логических операций. Рассмотрены вопросы объединения сотен сверхпроводящих кубитов в единую систему.

Details of qubits, the quantum registers along with the concept of intricate states are presented. Specifics of quantum logical operations and algorithms are described. Causes of unique parallelism and advantages of the quantum calculations connected therewith are explained. Destructive effect of “decoherentization” and effective ways of overcoming it are indicated. Technical requirements to the quantum processor hardware and possible ways of its mounting are listed. Charge and torrent superconductive qubits, effective reading and recording information thereon, interaction of such qubits with the magnetic field, methods of executing functionally complete set of logical operations on the qubits are described. Issues of combining hundreds of superconductive qubits into a single system are considered.