Гиперкубы приспособили для исправления ошибок в квантовых компьютерах
Канадские физики разработали подход, позволяющий использовать тессеракты - многомерные математические кубические структуры - для кодирования информации в логических ячейках памяти в квантовых компьютерах.
Этот подход позволяет значительно упростить работу систем коррекции ошибок в квантовых вычислениях, сообщила пресс-служба компании Nord Quantique.
"Большое число физических кубитов, требуемых для обеспечения работы логических квантовых ячеек памяти, было одним из главных препятствий для развития квантовых вычислений. Наш подход позволяет создавать квантовые компьютеры, которые будут столь же хорошо исправлять ошибки, как их традиционные аналоги, и при этом они будут значительно проще устроены и требовать меньше энергии для работы", - заявил исполнительный директор Nord Quantique Жюльен Камиран-Лемир, чьи слова приводит пресс-служба компании.
Как отмечают исследователи, разработанный подход отличается от всех остальных методик кодирования информации в логических квантовых ячейках памяти тем, что для хранения данных в его рамках используется не один, а сразу несколько наборов квантовых колебаний. Это позволяет дополнительно защитить логические квантовые состояния от случайных разрушающих воздействий, для чего обычно объединяют несколько физических кубитов.
Это стало возможным благодаря использованию специальных математических конструкций на базе тессерактов, четырехмерных аналогов куба, для кодирования информации в новых ячейках памяти, представляющих собой особо устроенные резонаторы, расположенные внутри сверхпроводящих цепочек из алюминия. Каждый такой резонатор представляет собой полноценный логический кубит, что значительно упрощает конструкцию компьютера.
Проведенные тесты показали, что разработанные квантовые биты способны сохранять информацию без существенных потерь на протяжении как минимум 32 циклов коррекции ошибок. При этом новые кубиты оказались хорошо защищены против трех самых распространенных типов сбоев, в том числе фазовых сдвигов, случайного обращения и проблем в работе управляющих систем.
Новая архитектура кубитов, как отмечают ученые, позволит значительно упростить устройство квантовых компьютеров и в разы уменьшить занимаемую ими площадь. В частности, система на базе 1 тыс. кубитов займет всего 20 кв. м и при этом она сможет за час решить проблему, с которой мощнейшие суперкомпьютеры справятся примерно за девять дней. Это открывает новые перспективы по масштабированию квантовых вычислений, подытожили исследователи.
Многие предполагают, что дальнейшее развитие квантовых компьютеров потребует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе. Их можно подавить, если использовать для расчетов так называемые логические кубиты, виртуальные квантовые ячейки памяти, состоящие из нескольких соединенных друг с другом физических кубитов. За последние годы исследователи создали на их базе несколько систем коррекции ошибок, каждая из которых хорошо защищает исполнение одной из нескольких ключевых логических операций.
