Студент з Австралії придумав революційний алгоритм для квантових комп'ютерів

Студент-другокурсник Сіднейського університету Пабло Бонілья Атайдес вирішив поставити інше завдання перед алгоритмами квантових обчислень, яке полягає у виправленні помилок при роботі квантових комп'ютерів.

Це рішення високо оцінили експерти, передає видання Nature Communications.

Основною проблемою квантових комп'ютерів є високий ступінь чутливості кубітів (квантових бітів) до шумів і перешкод. Навіть незначний, на перший погляд, зовнішній вплив може вмить змінити стан кубіта, що незмінно приведе до помилок в обчисленнях. Дослідники усувають шуми шляхом охолодження обчислювальної техніки до вкрай низьких температур, але іноді навіть такі екстремальні заходи не допомагають.

Вчені також намагаються впливати на проблему не зовні, а зсередини, запускаючи спеціальну програму, що коректує помилки. Завдання ПЗ — перевіряти, чи правильно провели обчислення, і вказувати на допущені помилки, щоб комп'ютер міг їх "побачити" і виправити. Однак Пабло запропонував інший підхід.

"Квантові обчислення розвиваються досить повільно, тому що ми не можемо знайти ефективне вирішення однієї з найважливіших проблем — нестабільність пристроїв, які допускають величезну кількість помилок. Коли я почав вивчати код, який відповідає за виправлення помилок, я зрозумів, як можна зробити так, щоб код працював удвічі ефективніше. Для цього потрібно просто "перемикати" 50% кубітів", — пояснює Атайдес.

Тут варто пояснити. Інформація, яка кодується комп'ютером, зберігається в бітах. Біти можуть мати тільки два значення — або 1, або 0. Кубіти можуть кодувати одночасно і логічну одиницю, і нуль, а також перебувати у проміжному стані між 1 і 0. Алгоритм, запропонований Пабло і отримав назву XZZX-код, пропонує коригувати помилки шляхом перемикання станів кубітів таким чином, щоб їх положення під час перешкод було найоптимальнішим.

Спеціаліст з квантових обчислень з Єльського університету Шруті Пурі зазначила, що цю проблему намагалися вирішити протягом 20-ти років, а все виявилося настільки просто. У цьому вона змогла переконатися, вивчивши дані проведеного дослідження, результати якого опублікували в Nature Communications. На ділі виявилося, що невелика зміна коду квантової корекції помилок змогла якісно вплинути на прогнозовану продуктивність квантового комп'ютера.

Вчений Бен Браун з університету Сіднея, який курував дослідження, говорить, що у недалекому майбутньому квантові обчислювачі будуть значно удосконалені і до того моменту, коли компанії-виробники ставитимуть їх на потік, залишилося недовго чекати. Він упевнений, що алгоритм, запропонований його студентом, у цьому допоможе, оскільки завдання XZZX-коду — довести на практиці квантову перевагу.

Раніше ми повідомляли про те, що квантовий комп'ютер допоможе побороти пандемію коронавірусу. Апарат компанії IBM виявлятиме нові штами вірусів та імунні відповіді людини.