«Решёточная хирургия» сделает квантовые вычисления устойчивыми к ошибкам

Уязвимость квантовых компьютеров к ошибкам может быть уменьшена, если квантовую информацию хранить более, чем в одной квантовой частице: логические квантовые биты (кубиты) могут быть распределены по нескольким квантовым объектам.

Квантовым физикам из Инсбрука (Австрия) впервые удалось, закодировав таким образом, запутать два квантовых бита.

Для своего эксперимента они использовали квантовый компьютер на ионных ловушках с десятью ионами, выстроенных в 2D-решётку. Используя метод, который они назвали «решетчатой ​​хирургией», исследователи «сшивали вместе» два логических кубита, закодированных в такой решётке, получая новый кубит большего размера.

Затем, этот крупный логический кубит той же «решёточной хирургией» можно разделить на два отдельных логических кубита. В отличие от стандартных операций между двумя логическими кубитами, «хирургия» работает только вдоль границы закодированных кубитов, а не на всей их поверхности. Это уменьшает количество операций, необходимых для создания перепутывания между двумя закодированными кубитами.

По словам Томаса Монца (Thomas Monz) с факультета экспериментальной физики Университета Инсбрука, среди многих разработанных кодов квантовой коррекции ошибок наиболее многообещающими являются те, что заданы на двумерной решетке. «Это связано с тем, что физическая структура современных квантовых компьютеров может быть очень хорошо отображена посредством таких рёшеток», — сказал он.

«Решёточная хирургия» считается одним из ключевых методов работы будущих отказоустойчивых квантовых компьютеров. Используя её, австрийские физики во главе с Томасом Монцем продемонстрировали первую экспериментальную реализацию неклассических корреляций между топологически закодированными кубитами. Кроме того, им также впервые удалось осуществить телепортацию квантовых состояний между двумя закодированными кубитами.