Дослідники з МТІ знайшли спосіб зробити квантові обчислення безпомилковими.
Дослідники Массачусетського технологічного інституту (МТІ) значно просунулися на шляху удосконалення квантових обчислень, продемонструвавши техніку, яка усуває загальні помилки в найважливішій операції квантових алгоритмів — операції з двома кубітами, або "вентилі".
Про це повідомляється на сайті інституту.
"Незважаючи на величезний прогрес на шляху до можливості виконувати обчислення з низьким рівнем помилок із надпровідними квантовими бітами (кубітами), помилки в двокубітних вентилях, одному з будівельних блоків квантових обчислень, все ще можуть бути", — говорить Йонкю Сун, аспірант МТІ. "Ми продемонстрували, як можна різко скоротити кількість таких помилок".
У квантових компʼютерах обробка інформації — надзвичайно тонкий процес, що здійснюється крихкими кубітами, які схильні до декогеренції, тобто втрати звʼязку внаслідок взаємодії квантовомеханічної системи з навколишнім середовищем.
Раніше дослідники пропонували створити елементи звʼязку, що налаштовуються та дозволяють вмикати і вимикати двокубітні взаємодії для управління операціями, зберігаючи тендітні кубіти. Ідея відгалужувача, що налаштовується, також була процитована інженерами Google під час нещодавньої демонстрації переваги квантових обчислень над класичними обчисленнями.
Під час використання цього методу усунення помилок схоже на очистку цибулини: очищення одного шару відкриває наступний. У цьому випадку, навіть у процесі використанні елементів звʼязку, що перебудовуються, двокубітові вентилі все ще були схильні до помилок, які виникають унаслідок залишкових небажаних взаємодій між двома кубітами і між кубітами і пристроєм звʼязку. Зрештою, генерувалися нові помилки, кількість яких збільшувалася зі збільшенням кількості кубітів і вентилів, що негативно впливало на роботу квантових процесорів. Але тепер учені пропонують новий підхід.
"Тепер ми пішли далі концепції відгалужувача, що налаштовується, і досягли 99-відсоткової точності роботи двох основних типів вентилів із двома кубітами, відомих як вентилі Controlled-Z і вентилі iSWAP", — говорить Вільям Д. Олівер, співробітник лабораторії Лінкольна Массачусетського технологічного інституту. "Шлюзи з більш високою точністю збільшують кількість операцій, що дає можливість здійснювати більш складні алгоритми і в більших масштабах".
Щоб усунути помилки, які виникають під час взаємодії кубіт-кубіт, дослідники використовували більш високі рівні енергії відгалужувача. У попередній роботі такі енергетичні рівні відгалужувача ігнорувалися.
"Удосконалені управління і конструкція відгалужувача — ключ до адаптації кубіт-кубітової взаємодії", — Гувер Сун.
У квантових компʼютерах наступного покоління будуть виправлені помилки, а це означає, що будуть додані додаткові кубіти для підвищення надійності та потужності квантових обчислень.
За словами Олівера, пристрої, використані в дослідженні, проведеному в лабораторії Лінкольна Массачусетського технологічного інституту, зіграли фундаментальну роль в досягненні підвищення точності операцій з двома кубітами.
"Виготовлення пристроїв із високою когерентністю — це перший крок до реалізації високоточного управління", — говорить він.
Сун вважає, що "високий рівень помилок у двокубітових вентилях значно обмежує здатність квантових компʼютерів запускати спеціальні додатки, здатні вирішити такі завдання, як квантово-хімічне моделювання". Але тепер і ця проблема буде усунена.
До сих пір на квантових компʼютерах моделювалися тільки невеликі молекули, і це моделювання можна було легко виконати на звичайних компʼютерах.
"У цьому сенсі наш новий підхід до зменшення помилок двокубітних вентилів є своєчасним у галузі квантових обчислень і допомагає розвʼязати одну з найбільш критичних проблем із квантовим обладнанням сьогодні", — говорить він.
Раніше ми повідомляли про те, що студент з Австралії вигадав революційний алгоритм для квантових компʼютерів. Експерти назвали ідею, запропоновану хлопцем, геніальною і простою.