Студент из Австралии придумал революционный алгоритм для квантовых компьютеров

Студент-второкурсник Сиднейского университета Пабло Бонилья Атайдес решил поставить иную задачу перед алгоритмами квантовых вычислений, которая заключается в исправлении ошибок при работе квантовых компьютеров.

Это решение высоко оценили эксперты, передает издание Nature Communications.

Основной проблемой квантовых компьютеров является высокая степень чувствительности кубитов (квантовых битов) к шумам и помехам. Даже незначительное, на первый взгляд, внешнее воздействие может вмиг изменить состояние кубита, что неизменно приведет к ошибкам в вычислениях. Исследователи устраняют шумы путем охлаждения вычислительной техники до крайне низких температур, но иногда даже такие экстремальные меры не помогают.

Ученые также пытаются воздействовать на проблему не снаружи, а изнутри, запуская специальную программу, корректирующую ошибки. Задача ПО — перепроверять, правильно ли были проведены вычисления, и указывать на допущенные ошибки, чтобы компьютер мог их "увидеть" и исправить. Однако Пабло предложил иной подход.

"Квантовые вычисления развиваются довольно медленно, потому что мы не можем найти эффективное решение одной из самых важных проблем — нестабильность устройств, которые допускают огромное количество ошибок. Когда я принялся изучать код, отвечающий за исправления ошибок, я понял, как можно сделать так, чтобы код работал в два раза эффективнее. Для этого нужно просто "переключать" 50% кубитов", — объясняет Атайдес.

Тут стоит пояснить. Информация, кодируемая компьютером, хранится в битах. Биты могут иметь только два значения — либо 1, либо 0. Кубиты могут кодировать одновременно и логическую единицу, и ноль, а также находиться в промежуточном состоянии между 1 и 0. Алгоритм, предложенный Пабло и получивший название XZZX-код, предлагает корректировать ошибки путем переключения состояний кубитов таким образом, чтобы их положение во время помех было наиболее оптимальным.

Специалист по квантовым вычислениям из Йельского университета Шрути Пури отметила, что данную проблему пытались решить в течение 20-ти лет, а все оказалось настолько просто. В этом она смогла убедиться, изучив данные проведенного исследования, результаты которого были опубликованы в Nature Communications. На деле оказалось, что небольшое изменение кода квантовой коррекции ошибок смогло качественно повлиять на прогнозируемую производительность квантового компьютера.

Ученый Бен Браун из Сиднейского университета, курировавший исследования, говорит, что в скором будущем квантовые вычислители будут значительно усовершенствованы и до того момента, когда компании-производители будут ставить их на поток, осталось недолго ждать. Он уверен, что алгоритм, предложенный его студентом, в этом поможет, так как задача XZZX-кода — доказать на практике квантовое превосходство.

Ранее мы сообщали о том, что квантовый компьютер поможет побороть пандемию коронавируса. Аппарат компании IBM будет выявлять новые штаммы вирусов и иммунные ответы человека.