Приборкання кубітів: Google змогла зробити квантовий комп'ютер "ідеальним"

Квантовий комп'ютер, Google
Фото: Google | Квантовий комп'ютер у кампусі Google

Учені досягли стабілізації кубітної системи і знайшли спосіб ефективного усунення помилок.

Компанія Google зробила величезний крок до створення безпомилкової квантової системи, вигадавши нову схему для збереження кубітів.

Вони опублікували дослідження в журналі Nature.

Учені вже більше 20-ти років розробляють квантові компʼютери. Проблема в тому, що квантові частинки, кубіти, більш крихкі, ніж електричні сигнали, тому найменший контакт із навколишнім середовищем може зруйнувати їх, перетворивши на шум. При цьому "логічні" квантові частинки в певному стані не можна продублювати, проте інформацію, яку вони зберігають, можна передавати на безліч фізичних, що допомагає відсіювати помилки.

Так, кубіти Google, що складаються з ланцюжків надпровідного металу, можуть протриматися в двосторонньому стані приблизно 15 мікросекунд, чого недостатньо для масштабування системи. Однак дослідники створили ланцюжок з 11-ти кубітів із даними і знизили ймовірність помилки через 50 мікросекунд із 40% до 0,2%. За словами вчених, стан логічного кубіта зберігається в плині часу, який експоненціально збільшується разом із кількістю фізичних.

Графік
Графіки ймовірності логічних помилок квантової схеми Google
Фото: vaccine-1

Як пояснив член дослідницької групи Джуліан Келлі, їхня робота вперше в усьому світі показала експоненціальне придушення помилок. За оцінкою фізиків Google, вони зможуть нескінченно підтримувати логічний кубіт, якщо розподілять дані по приблизно тисячі фізичних. Келлі зізнався, що поки команда не навчилася "перевертати" фізичні кубіти в початковий стан, що необхідно для роботи квантового компʼютера.

Крім того, дослідники як і раніше не можуть захистити систему від обох типів помилок, які впливають на кубіти: "перевороти" власне частинок і "перевороти" фази (зміна математичної взаємодії бітів), під час випробувань їм вдавалося придушити або один тип помилок, або інший. За словами Джуліана Келлі, для цього необхідно буквально перейти в інший вимір. За словами фізика Кевіна Сатцінгера, для цього Google має поліпшити окремі фізичні кубіти і знизити рівень їх помилок ще на 30%.

"Це було нашою метою із самого першого дня. Ми очікуємо, що досягнемо цього у відносно недалекому майбутньому — дата уточнюється", — підсумував Келлі.

Як передає Science, математик із Каліфорнійського університету в Девісі Грег Куперберг заявив, що вчені Google вже досягли деякого прогресу і стоять на порозі справжнього прориву в майбутньому. Йошка Роффе, фізик-теоретик із Вільного університету Берліна, говорить, що американські дослідники опинилися дуже близько, щоб повністю виправити помилки в квантових обчисленнях.

Раніше Google пообіцяла зібрати універсальний квантовий компʼютер до 2029 року. За словами куратора програми Quantum AI Хартмут Невена, пристрій безпомилково виконуватиме завдання великого бізнесу та наукових установ.

Писали також, що вчені з Гарвардського університету обʼєднали аналоговий компʼютер із квантовим із 256 керованих кубітів. Пристрій вже може розвʼязувати безліч завдань і може стати основою для програмованих квантових компʼютерів, що складаються із сотень кубітів.