Ученые разработали новый подход к исправлению распространенных ошибок в квантовых вычислениях, который может проложить путь к созданию более надежных систем. Квантовые компьютеры — это мощные, в основном экспериментальные машины, использующие принципы квантовой механики для решения сложных задач гораздо быстрее, чем самые быстрые суперкомпьютеры современности.
Но они еще не совершенны. Проблема утечки Фундаментальные единицы информации в этих системах (кубиты) невероятно хрупки.
В отличие от битов обычных компьютеров, которые имеют только два значения (0 или 1), квантовые биты могут одновременно существовать в комбинации состояний, но это свойство делает их подверженными ошибкам, таким как утечка.
Это происходит, когда кубит внезапно переходит на более высокий энергетический уровень, выходя из своего рабочего состояния, что делает его неспособным участвовать в вычислениях.
Это также создает помехи для других кубитов вокруг него. В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, ученые выявили способ устранения этих утечек до того, как они накапливаются и приводят к сбою системы.
Один из наиболее распространенных способов борьбы с ошибками в квантовых компьютерах — это процесс, называемый квантовой коррекцией ошибок (QEC).
Однако некоторые операции QEC и само оборудование могут также приводить к утечкам. Другой подход заключается в сдвиге частоты кубита, но это требует дополнительного оборудования, масштабирование которого является сложной и трудоемкой задачей.
Цзянь-Вэй Пан из Китайского университета науки и технологий и его коллеги разработали новый способ исправления этих ошибок, возвращая « протекающие» кубиты на правильные энергетические уровни с помощью микроволновых импульсов.
Команда протестировала свой метод на специально созданном процессоре Zuchongzhi 3.
2 с массивом из 97 кубитов, включая кубиты данных (которые хранят квантовую информацию для вычислений) и вспомогательные кубиты (вспомогательные для обнаружения и исправления ошибок). Устранение протечек Исследователи намеренно вызвали утечку, переведя кубиты на более высокие энергетические уровни.
Затем они подали микроволновые импульсы, чтобы устранить ошибку в данных кубитов, что позволило им вернуться в вычислительное состояние без нарушения процесса вычислений.
Одновременно с этим они сбросили вспомогательные кубиты с помощью еще одного микроволнового импульса, чтобы полностью устранить ошибку.
В целом, этот метод устранил ошибки утечки более чем в 70 раз эффективнее, чем работа системы без подавления утечек. Этот подход был протестирован на малых и больших участках массива.
Результаты показали, что чем больше система, тем надежнее становится квантовый компьютер. Другими словами, если добавить больше кубитов, частота ошибок снижается. Это считается одним из главных достижений квантовых вычислений.
До этого эксперимента добавление большего количества кубитов обычно усугубляло проблему. «Наши результаты демонстрируют жизнеспособность полностью микроволновых архитектур управления для подавления критических ошибок в больших масштабах, открывая путь для более совершенных реализаций квантовой коррекции ошибок», — пишут исследователи в своей статье.
Рубрика: Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.