Снижена частота появления ошибок в работе ионных квантовых компьютеров

МОСКВА, 10 июня. /ТАСС/. Физики из компании Microsoft разработали новый метод коррекции случайно возникающих ошибок в работе ионных квантовых компьютеров, который позволил им в десятки и сотни раз снизить частоту сбоев при проведении ключевых логических операций. Это позволяет использовать уже существующие ионные компьютеры для проведения сложных вычислений, пишут физики в статье в научном журнале Nature.

"Использование квантовых компьютеров для решения сложных химических и физических задач требует очень низкого уровня ошибок при совершении логических операций, который пока недоступен уже существующим вычислительным машинам. Мы показали на практике, что данный показатель можно улучшить в 11-800 раз на уже существующих ионных компьютерах при помощи двух кодов коррекции ошибок", - говорится в исследовании.

Это открытие совершила группа физиков под руководством научного сотрудника Microsoft Quantum (США) Кристы Свор при проведении экспериментов на 56-кубитном квантовом ионном компьютере H2, который был разработан специалистами американской компании Quantinuum. Как и многие другие уже существующие системы такого рода, эта вычислительная машина способна совершать тысячи логических операций с небольшим, но ненулевым числом ошибок.

Эти сбои в большинстве случаев возникают в результате действия различных помех и случайных факторов, нарушающих квантовое состояние кубитов. Для исправления этих ошибок в работе квантовых компьютеров ученые разрабатывают различные методы кодирования квантовой информации, при котором некоторые кубиты используются как вспомогательные для обнаружения и исправления этих сбоев.

Этот подход уже позволил добиться устойчивой и несущей пользу коррекции ошибок в опытах других коллективов физиков из США и Китая, однако во многих случаях эти алгоритмы оказались совместимы лишь с некоторыми машинами. Свор и ее коллеги адаптировали для работы с ионными вычислителями два алгоритма коррекции ошибок, первый из которых использует 12 физических кубитов для защиты данных в двух логических ячейках памяти, а второй - кодирует четыре логических кубита внутри тессеракта, четырехмерного куба, из 18 физических кубитов.

Эти подходы позволили ученым снизить частоту возникновения ошибок примерно в 800 раз при проведении простейших логических операций с одним кубитом, с 0,8% до 0,001%, а также снизить ее в 11-22 раза (с 2,3-2,4% до 0,11-0,2%) при реализации более сложных манипуляций с квантовыми битами. В перспективе это позволит применять ионные компьютеры с большим числом кубитов для проведения очень сложных физико-химических вычислений, подытожили ученые.