Новий трюк із кубітами допоможе зробити квантові комп'ютери у 200 разів меншими

Вчені з Французької національної дослідницької лабораторії INRIA і розробники апаратного забезпечення Alice & Bob (США) побудували 100 надійних логічних кубітів, використовуючи всього лише 1500 фізичних кубітів. Цей підхід допоможе значно зменшити квантові машини в розмірі, передає interesting engineering.

Квантові комп'ютери можуть виконувати складні обчислення за відносно короткі проміжки часу. Однак швидкий темп обчислень має недолік — велику кількість помилок, які необхідно постійно виправляти. Це стало серйозною перешкодою на шляху впровадження квантових комп'ютерів.

Для створення одного надійного логічного квантового біта (квантовий біт — кубіт, — одиниця інформації в квантовому комп'ютері, що використовується для обчислень, — ред.), що працює без помилок, потрібно близько 1000 фізичних кубітів. Щоб запустити, наприклад, алгоритм Шора, знадобиться 20 млн кубітів, а це означає, що квантовий комп'ютер має бути просто величезним.

Дослідники з Alice & Bob поставили завдання — скоротити кількість фізичних кубітів, необхідних для генерації безпомилкових логічних кубітів за рахунок одновимірного коду виправлення помилок. Цей підхід допоміг скоротити кількість фізичних кубітів, необхідних для запуску алгоритму Шора, до 350 тис., тобто в 60 разів. Вчені також використовували клас кодів виправлення помилок, що знижують вимоги до обладнання для виправлення помилок. Тепер розробники з Alice & Bob і INRIA об'єднали обидва ці підходи, щоб домогтися прориву в галузі квантових обчислень.

"Наше рішення зробить квантові комп'ютери більш економними в плані енергоспоживання, — сказав Тео Пероннен, генеральний директор Alice & Bob. — Нова архітектура може запускати алгоритм Шора з менш ніж 100 тис. фізичних кубітів, що в 200 разів краще, порівняно з іншими квантовими машинами, що використовують 20 млн кубітів".

Теоретична робота вдосконалила коди за рахунок реалізації вентилів і зв'язку ближньої дії на квантових чіпах. Скорочення обчислювальних потужностей, що витрачаються на виправлення помилок, може дозволити запустити квантовий комп'ютер всього з 1500 фізичними кубітами.

"Поліпшивши корекцію на порядок, ми зможемо створити актуальні для галузі логічні кубіти на апаратній зрілій технології", — додав Жан-Франсуа Боб'є, директор Boston Consulting Group — компанії, яка також брала участь у розробках.

Раніше ми писали про те, що нове відкриття змінить роботу електроніки та комп'ютерів нового покоління. Революційну технологію дослідники порівнюють із флеш-пам'яттю, яка прийшла на зміну громіздким жорстким дискам на магнітах.