Новый алгоритм повысит отказоустойчивость квантовых компьютеров в 4 раза

Кубиты — элементарные компоненты квантового компьютера — чувствительны к внешним воздействиям и легко теряют свои квантовые свойства. Разработка методов эффективной коррекции ошибок, вызываемых такими нарушениями квантовой когерентности, является необходимым условием для реализации надёжных квантовых вычислений.

Коллектив учёных из IBM, Google, Microsoft и академических организаций всего мира совершил теоретический прорыв в этом направлении исследований. Вышедшая на этой неделе в журнале Physical Review Letters статья рассказывает о методике, которая многократно повышает стойкость квантовых вычислительных систем к помехам.

В настоящее время порогом пригодности к работе квантового компьютера считается ошибка в 1%. Это значит, что 99 из 100 кубитов системы должны сохранять когерентность достаточно долго, чтобы система могла произвести расчёт. Теоретические оценки для случая идеального оборудования дают уровень ошибки 10,9%, но в реальных машинах отказоустойчивость снижается из-за наличия «шума».

В исследовании, проводившемся на базе Нано Института Сиднейского университета (Австралия), учёные рассматривали идеальное оборудование. Предложенная ими процедура корррекции повышает порог до 43,7%. Благодаря этому теперь можно сократить в четыре раза количество физических кубитов, необходимых для создания пригодного к работе квантового логического элемента.

Экспериментаторам только предстоит опробовать новый подход на реальных системах. Авторы утверждают, что он применим к любым кубитам, в том числе сверхпроводящим, полупроводниковым, топологическим или на основе ионных ловушек.