Снова прорыв в квантовых вычислениях: ошибки в кубитах теперь исправляются автоматически

Квантовый компьютер
Фото: ETH Zurich | Квантовый компьютер Швейцарской высшей школы Цюриха

Впервые создан рабочий чип на 17 кубитов, которые "страхуют" друг друга и восстанавливают искаженную информацию.

Швейцарские ученые нашли способ быстро и автоматически исправлять ошибки в квантовых компьютерах для точных вычислений. Детали исследования опубликовали на сайте Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich).

Квантовые системы очень подвержены ошибкам из-за "хрупкости" кубитов, которые могут разрушиться от малейшего воздействия окружающей среды — в результате информация попросту стирается. Команда из Швейцарии доказала, что такие сбои можно многократно корректировать прямо во время работы компьютера, создав эффективный прототип.

Предыдущие методы не могли одновременно обнаруживать и исправлять оба основных типа ошибок квантовых системах. На этот раз ученые создали в своей лаборатории специальную чип из 17 сверхпроводящих кубитов: 9 расположены в решетке три на три ячейки и вместе образуют логический кубит: вычислительную единицу квантового компьютера, а остальные 8 распределяют между собой информацию при помощи так называемого поверхностного кода.

ETH Zurich
Квантовый чип, разработанный ETH Zurich

Если в логическом кубите происходит искажение кода, система фиксирует ошибку. После этого управляющая электроника корректирует сигнал и изменяет код. Она установлена в самой нижней части компьютера внутри огромной охлаждающей установки, обеспечивающей температуру в 0,001 Кельвина (-273,14 градусов по Цельсию), близкую к абсолютному нулю.

Как отметил ведущий автор исследования Себастьян Криннер, пока команда не умеет исправлять ошибки непосредственно в кубитах, но для большинства арифметических операций это не обязательно. Теперь ученые из ETH Zurich намерены собрать чип с решеткой пять на пять кубитов, что потребует более сложной технологии, но позволит разместить больше элементов для исправления ошибок.

"Демонстрация того, что ошибки в квантовом компьютере, работающем с квантовыми битами (кубитами), можно быстро и многократно исправлять, является прорывом на пути к созданию практического квантового компьютера", — заявил профессор кафедры физики Андреас Вальрафф возглавляющий Квантовый центр ETH Zurich.

Ранее ученые впервые получили спиновую жидкость, необходимую для работы квантовых компьютеров. Она делает кубиты более устойчивыми перед внешней средой.