Инженеры Google Quantum AI вырастили на процессоре Willow «магические состояния» с точностью 99,99%. Без них квантовый компьютер не может выполнять сложные операции с защитой от ошибок.
Исследователи Google Quantum AI впервые показали в эксперименте метод «выращивания магических состояний» (magic state cultivation). Он в 40 раз уменьшил ошибки при подготовке одного из ключевых ресурсов квантового компьютера. Работу на процессоре Willow команда опубликовала в журнале Science. Ведущие авторы статьи — физик Эмма Розенфельд и теоретик Крейг Гидни, а всего в списке соавторов почти три сотни человек.
Кубиты, ячейки квантового компьютера, могут одновременно находиться в состояниях 0 и 1. Поэтому они и считают иначе, чем обычные процессоры. Но эти состояния очень хрупкие: сбить их могут малейшие помехи от окружения. От ошибок кубиты защищают коррекцией: один «логический» кубит собирают из многих физических. Часть простых операций при такой защите выполнять легко. А без более сложных операций полноценные квантовые алгоритмы не работают, и с ними под коррекцией ошибок справиться трудно. Для этого используют «магические состояния». Это заранее подготовленные квантовые состояния, которые «подкладывают» в вычисление, чтобы выполнить трудную операцию и не потерять защиту.
До сих пор основным способом получать такие состояния считалась «дистилляция». В ней из большой партии неточных заготовок отбирают несколько качественных, и на это уходит много оборудования. Новый подход Гидни и его коллеги предложили теоретически в 2024 году. Здесь систему не заставляют перерабатывать целую партию, а постепенно наращивают размер и надежность одного состояния. На каждом этапе его проверяют, а неудачную попытку сбрасывают и начинают заново. В ScienceAlert такой метод сравнили с тем, как садовник выращивает одно растение, ухаживая за ним и подрезая его по ходу роста.
Источник: hi-tech.mail.ru