Поделиться
Преодолено ключевое препятствие создания масштабируемых квантовых компьютеров и квантовых хранилищ данных
Ученые из Австралии разработали новый способ обработки ошибок, возникающих в квантовой системе. Исследователи утверждают, что они решили чуть ли не главную проблему на пути создания масштабируемых квантовых компьютеров.
Квантовый «жесткий диск» на подходе
Доминик Уильямсон (Dominic Williamson) и Нуэдин Баспин (Nouédyn Baspin) из Наноинститута Сиднейского университета (Австралия) разработала новый тип системы коррекции ошибок для стабилизации кубитов от помех, способную приблизить концепцию «квантового жесткого диска» к реальности, пишет LiveScience.
По словам авторов, им удалось решить проблему, которой порядка 10 лет. При успешном масштабировании технология поможет создавать высокоэффективные системы квантовой памяти, способные хранить огромные объемы квантовых данных, так как полученная ими структура может обрабатывать больше ошибок по мере роста системы, использую для этого меньше кубитов. Она исправляет их на более широких двумерных поверхностях в трехмерной решетке, а не только в одном измерении.
«Это достижение имеет решающее значение для разработки масштабируемых квантовых компьютеров, поскольку оно позволяет создавать более компактные системы квантовой памяти», — заявили исследователи.
Исправление ошибок в двух изменениях
Исправление ошибок в квантовых системах обычно достигается путем организации кубитов в решетчатую структуру, которая следует топологическому «коду». Цель состоит в том, чтобы выиграть «гонку вооружений», используя как можно меньше физических кубитов для управления ошибками по мере их возникновения.
Современные методы коррекции ошибок могут обрабатывать ошибки только вдоль одной линии кубитов, что ограничивает количество ошибок, с которыми они могут справиться по мере роста системы.
«Наша квантовая архитектура потребует меньше кубитов для подавления большего количества ошибок, высвобождая больше ресурсов для полезной квантовой обработки», — сказал Уильямсон.
Проблема квантового компьютера
Квантовые компьютеры построены на кубитах (единицы квантовой информации), которые невероятно чувствительны к возмущениям окружающей среды, таким как изменения температуры и электромагнитные помехи. Даже незначительные нарушения тонкого квантового состояния кубита могут привести к потере данных и ошибкам в квантовых системах.
Исправление этих ошибок является важной проблемой на пути создания доступных квантовых компьютеров.
В конце 2019 г. Google заявила, что с помощью квантового компьютера ей удалось решить задачу, на решение которой у самого быстрого в мире суперкомпьютера уйдет 10 тыс. лет, всего за 200 секунд. К 2024 гг. компьютерный мир добился значительного прогресса в области квантовой обработки. Крупные игроки, такие как IBM и Google, а также новые конкуренты, такие как IonQ и PASQAL, стремятся сделать квантовые процессоры доступными для потребителей.
IBM, Rigetti Computing, IQM, Origin Quantum уже продали несколько своих квантовых компьютеров международным заказчикам. При этом уже показано большое количество алгоритмов, включая алгоритмы коррекции и смягчения ошибок.
Лидеры в области квантовых вычислений по странам: США, Канада, Япония, Китай, Великобритания, Финляндия.
В июне 2024 г. российские ученые запустили в работу первый отечественный высокоточный сверхпроводниковый квантовый процессор. Точность выполнения на новом устройстве простых однокубитных алгоритмов составила 99,76%, а более сложных двухкубитных операций — 99,11%. Работу по запуску проводили ученые из научно-образовательного центра «Функциональные микро/наносистемы», который создан на базе Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики (ВНИИА) им. Н. Л. Духова.
Короткая ссылка
