Квантов пробив: Грешките при изчисления вече са 10 000 пъти по-малко

Френският стартъп Alice and Bob представи нов метод за намаляване на грешките при побитовата обработка Elevator Code. Компанията твърди, че той позволява да се намали броят на логическите грешки на бъдещите квантови компютри с 10 000 пъти, като за целта са необходими само три пъти повече кубити. Подходът има за цел да намали разходите за кубити, необходими за устойчиви на грешки квантови компютри, и може да доближи появата на квантов софтуер с интензивно използване на данни, например за молекулярно моделиране.

Съвременните квантови изчисления са изправени пред фундаментален проблем: успоредно с нарастващата сложност на операциите, вероятността за грешки се увеличава драстично. Тъй като квантовите изчисления не могат да бъдат проверени повторно в друга система, основното предизвикателство е да се разработят ефективни методи за коригиране на грешките в самия квантов компютър. В същото време различните физически платформи за съхранение на кубитите изискват свои собствени уникални решения.

Подходът на стартъпа Alice and Bob се основава на използването на така наречените „котешки кубити“, вдъхновени от известния мисловен експеримент на Шрьодингер. Тези кубити, подобно на котка, която е едновременно жива и мъртва, могат да съхраняват информацията в две фази едновременно, което им осигурява пасивна защита срещу грешките от инверсия на битовете. Новата разработка допълва тази активна защита с Elevator Code.

Същността на метода се състои в комбинирането (конкатенацията) на кодове, пише Quantum Insider. Върху основните повтарящи се кодове, които осигуряват защита срещу инверсията, се наслагва допълнителен код. По време на изчисленията логическият кубит, подобно на асансьор, динамично се „издига“ и „слиза“ между нивата на кодиране, което позволява ефективна корекция на грешките на логическо ниво.

„Тези нива на грешки по-рано от очакваното ще направят възможни задачи като сложното молекулярно моделиране“,

казва Диего Руис, физик-теоретик в компанията.

Важно е да се отбележи, че методът се основава на резултати, които могат да бъдат моделирани на класически компютри, което предполага още по-голяма ефективност при изпълнение на реален квантов хардуер.

Обикновено създаването на логически кубити за корекция на грешките изисква добавянето на много физически кубити, което драстично увеличава разходите и намалява икономическата жизнеспособност на квантовите компютри. Методът на Alice & Bob предлага по-икономично решение: добавянето на един логически спомагателен кубит е евтино, но значително подобрява надеждността на системата, тъй като този кубит може да бъде нулиран и използван повторно след всяка проверка.

В сравнение с предишните разработки на компанията новият „Lift code“ постига 10 000-кратно намаляване на логическите грешки чрез увеличаване на броя на кубитите само три пъти. Методът открива пътя към създаването в близко бъдеще на по-компактни, по-икономични и същевременно значително по-надеждни квантови процесори, способни да решават сложни практически проблеми.