Этот прорыв в квантовых вычислениях значительно продвигает временную линию развития технологий, потенциально снижая количество досаждающих ошибок до 100 раз.
Перевод текста:
Исследователи обнаружили способ ускорить процесс квантовой коррекции ошибок (ККО) вплоть до 100 раз. Это достижение может существенно сократить время, необходимое для решения сложных задач на квантовых компьютерах. Техника под названием алгоритмическая устойчивость к ошибкам (AFS), изменяет структуру квантовых алгоритмов таким образом, что они способны обнаруживать и исправлять ошибки “на лету”, вместо того чтобы делать паузы для проверки через равные промежутки времени.
По данным ученых из QuErA, в ходе моделирования FAS сократил время и вычислительные затраты на исправление ошибок до 100 раз без потери точности. Результаты были опубликованы 24 сентября в журнале Nature на основе испытаний, проведенных с помощью модели нейтрально-атомного квантового компьютера.
В электронном письме для Live Science глава коммерческого отдела QuErA Юваль Богер заявил: “Результаты представляют собой значимую веху на пути к практическому созданию крупных и масштабируемых квантовых компьютеров”. Тестирование оборудования ожидается в течение ближайшего года или двух.” FAS, по словам Богора, напрямую решает вопрос эффективности коррекции ошибок, устраняя значительное препятствие. “Хотя мы пока не достигли полностью устойчивых к ошибкам систем, данный результат значительно продвинул нас вперед, показав, что огромные издержки, которые раньше считались неизбежными, на самом деле можно уменьшить,” — добавил он.
Основная проблема заключается в том, что кубиты, квантовый аналог классических битов компьютера, крайне хрупки и неустойчивы к внешним воздействиям. Чтобы выполнить надежный расчет, им необходимо поддерживать тонкую квантовую фазу — когерентность — достаточное время для обработки информации. Даже самые незначительные помехи от окружающей среды: тепла, шума или электрических помех могут нарушить эту фазу. Когда это происходит, данные на кубите разрушаются безвозвратно.
Поскольку прямое измерение состояния кубита уничтожает его квантовое состояние, квантовая коррекция ошибок позволяет обнаруживать и исправлять ошибки без потери закодированных данных. Но за этим следует огромный вычислительный оверхед из-за регулярных проверок на наличие ошибок.
AFS работает иначе: она изменяет сами алгоритмы таким образом, что обнаружение ошибок встраивается непосредственно в процесс вычисления. Вместо необходимости десятков повторений операции для каждой проверки достаточно всего одного шага логической обработки. Это прорыв, который существенно снижает издержки коррекции ошибок и позволяет квантовым компьютерам выполнять полезные расчеты быстрее и с меньшим количеством оборудования.”
Нейтрально-атомные квантовые компьютеры могут быть особенно хорошо приспособлены к FAS, сообщили представители QuErA в своем заявлении. В этих системах информация хранится в отдельных атомах, удерживаемых лазерными лучами заданной интенсивности, что обеспечивает гибкость перемещения кубитов по мере необходимости.
