Группа компьютерных ученых из Google Quantum AI продемонстрировала тип квантовой памяти для квантовых компьютеров, который допускает гораздо меньше ошибок, чем другие. Группа опубликовала на сервере препринтов arXiv работу, в которой описывается новая система памяти, принцип ее работы и степень снижения количества ошибок.
Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер оперирует не битами, а кубитами. Квантовые компьютеры могут быть использованы для решения задач, которые являются вычислительно сложными даже для суперкомпьютеров. Например, они могут использоваться для моделирования сложных молекулярных систем, что имеет большое значение в химии, фармацевтике и т. д.
Предыдущие исследования показали, что безошибочный квантовый компьютер может выполнять задачи, намного превосходящие возможности современных суперкомпьютеров. Однако из-за природы квантовых явлений квантовые компьютеры производят слишком много ошибок.
Ученые таких известных компаний, как Microsoft и Google, ищут методы предотвращения появления такого количества ошибок или способы исправления тех, которые уже возникают. В этой новой работе команда Google достигла прогресса в реализации последнего подхода.
Производительность поверхностного кода. a — схема поверхностного кода с расстоянием 7 на 105-кубитовом процессоре. b — кумулятивные распределения вероятностей ошибок. c — логическая вероятность ошибки для различных длительностей экспериментов с памятью. d — логическая ошибка за цикл, уменьшающаяся с расстоянием поверхностного кода. Источник: arXiv (2024).
Квантовые компьютеры создаются по разным технологиям, но все они основаны на использовании квантовых битов. Большинство из них производятся с физических кубитов, а затем они используются для логических кубитов.
Команда Google работала с квантовым компьютером, который использует несколько физических битов для создания одного логического кубита, и разработала алгоритм, который они называют «поверхностным кодом», для исправления ошибок. Для этого он использует структуру физических кубитов, лежащих в его основе. Команда Google утверждает, что он уменьшает количество ошибок эффективнее, чем другие системы квантовой коррекции ошибок.
В ходе тестирования команда исследователей также обнаружила, что алгоритм все лучше справляется с исправлением ошибок по мере увеличения количества логических кубитов — в их случае с 72 до 105. Этот вывод, как отмечает команда, предполагает, что добавление большего количества кубитов еще больше улучшит коррекцию, что в теории может привести к созданию квантового компьютера с достаточно малым количеством ошибок, чтобы оказаться действительно полезным.
В качестве примечания исследователи отмечают, что время жизни логических кубитов в их компьютере было больше, чем время жизни физических кубитов, лежащих в основе, что, по их мнению, говорит о том, что система способна создать надежную квантовую память.
Источник: habr.com
