Знову прорив у квантових обчисленнях: помилки у кубітах тепер виправляються автоматично

Швейцарські вчені знайшли спосіб швидко та автоматично виправляти помилки у квантових комп'ютерах для точних обчислень. Деталі дослідження опублікували на сайті Вищої технічної школи Цюріха (ETH Zurich).

Квантові системи дуже схильні до помилок через "крихкість" кубитів, які можуть зруйнуватися від найменшого впливу навколишнього середовища — в результаті інформація просто стирається. Команда зі Швейцарії довела, що такі збої можна багаторазово коригувати під час роботи комп'ютера, створивши ефективний прототип.

Попередні методи не могли одночасно виявляти і виправляти обидва основні типи помилок у квантових системах. Цього разу вчені створили у своїй лабораторії спеціальну чіп із 17 надпровідних кубітів: 9 розташовані у ґратах три на три осередки і разом утворюють логічний кубіт: обчислювальну одиницю квантового комп'ютера, а решта 8 розподіляють між собою інформацію за допомогою так званого поверхневого коду.

Якщо в логічному кубіті відбувається викривлення коду, система фіксує помилку. Після цього електроніка, що управляє, коригує сигнал і змінює код. Вона встановлена в нижній частині комп'ютера всередині величезної охолоджувальної установки, що забезпечує температуру 0,001 Кельвіна (-273,14 градусів за Цельсієм), близьку до абсолютного нуля.

Як зазначив провідний автор дослідження Себастьян Кріннер, поки що команда не вміє виправляти помилки безпосередньо в кубітах, але для більшості арифметичних операцій це не обов'язково. Тепер вчені з ETH Zurich мають намір зібрати чіп із ґратами п'ять на п'ять кубітів, що вимагатиме складнішої технології, але дозволить розмістити більше елементів для виправлення помилок.

"Демонстрація того, що помилки у квантовому комп'ютері, який працює з квантовими бітами (кубітами), можна швидко і багаторазово виправляти, є проривом на шляху до створення практичного квантового комп'ютера", — заявив професор кафедри фізики Андреас Вальрафф, який очолює Квантовий центр ETH Zurich.

Раніше вчені вперше отримали спінову рідину, необхідну для роботи квантових комп'ютерів. Вона робить кубіти стійкішими перед навколишнім середовищем.