В Йельском университете ученые создали новую систему кодирования, декодирования, выявления и коррекции ошибок в квантовом бите (кубите). Разработанный ими универсальный алгоритм Quantum Error Correction (QEC) позволил впервые сохранять бит квантовой информации дольше, чем время жизни его составных частей.

Профессор прикладной физики и директор Йельского Квантового Института, Роберт Шолькопф (Robert Schoelkopf), в статье, размещённой 20 июля на сайте журнала Nature, подчеркнул, что QEC это первый метод, который действительно обнаруживает и исправляет естественно возникающие ошибки.

«Это только начало использования QEC в реальных вычислениях», — заявил он.

Коррекция ошибок квантовых данных представляет очень трудоёмкую задачу. В отличие от классических битов квантовые состояния могут принимать не только значения нуля и единицы, но и все промежуточные. Кроме того, сам акт наблюдения может «выкинуть» кубит в классическое состояние.

«В нашем эксперименте мы показали, что можем защитить имеющуюся суперпозицию, и что QEC не узнаёт значение кубита, но тем не менее способен компенсировать его ошибки», — отмечает соавтор статьи, аспирант Йеля, Андрей Петренко.

Йельские исследователи изобрели несложный способ кодировать и исправлять информацию. В микроволновую полость они поместили чётное количество фотонов. Но вместо того, чтобы вносить в фотоны возмущения измеряя их, ученые просто проверяли соблюдение четности с помощью основанной на свойствах симметрии техники, которая была разработана ими раньше. Ошибки обнаруживались без получения сведений об актуальном состоянии кубита или о количестве фотонов в полости.

Использование такой экспериментальной полости позволило увеличить длительность существования квантового бита втрое по сравнению с типичным временем жизни широкоизвестных сверхпроводящих кубитов.