Квантовые компьютеры вот-вот могут вывести цифровые вычисления на новый уровень, обещающий невероятный прогресс в медицине, транспорте, логистике и космонавтике. Но на пути всех этих технологических чудес стоит необходимость исправления ошибок в квантовых операциях. Специалисты IBM Quantum разработали систему как раз на этот случай.

За ускорение операций в квантовых системах приходится расплачиваться частотой появления ошибок. Квантовые компьютеры весьма чувствительны к помехам: электромагнитным сигналам, изменению температуры и изменениям в магнитном поле Земли. Кроме того, квантовые биты информации и сами подвержены нарушениям. Сбои в частотах, уровнях энергии и силе взаимодействия тоже могут вызвать ошибки.

Специалисты IBM Quantum разработали систему, значительно повышающую уровень обнаружения ошибок в квантовых вычислениях, пишет Phys.org. В своем блоге они описали процесс, который существенно сокращает необходимый арсенал, который сейчас используют для вылавливания квантовых ошибок.

Для исправления ошибок обычно с успехом применяются поверхностные коды — двухмерные решетки, похожие на шахматные доски. Однако эффективное исправление ошибок для кубитов — более сложный процесс. По оценкам экспертов, отказоустойчивые квантовые вычисления потребовали бы миллионов кубитов, то есть попросту нереализуемы на нынешнем этапе развития. Решение команды IBM вместе с улучшенным кодом и перепроектированием размещения кубитов дает результаты, требующие всего одну десятую от того количества кубитов, которое требуется сегодня для исправления ошибок.

Практически применимое исправление ошибок — еще далеко не решенная проблема, признаются авторы статьи.

«Однако новые коды и наши успехи в этой области повышают уверенность в том, что отказоустойчивые квантовые компьютеры не только возможны, но и возможны без создания нерационально больших квантовых компьютеров», — пишут они.