Ученые из IBM, Google, Microsoft и университетов по всему миру стремятся создать готовый к практическому применению квантовый компьютер, но нестабильность кубитов — большая технологическая проблема. На кубиты влияет окружающая среда, которая вызывает помехи и потерю вычислительными блоками своих свойств. Именно поэтому разработчики включились в квантовую гонку, наращивая число кубитов с целью создать полноценный квантовый компьютер, на работу которого ошибки влиять не будут. Но рост числа кубитов пока не привел к желаемому результату.
Разрешение проблемы нестабильности кубитов имеет жизненно важное значение для успешного развития квантовых технологий. Ученые из Университета Сиднея — Дэвид Такет, Стивен Бартлет и Стивен Фламиа — нашли способ в несколько раз улучшить систему исправления квантовых ошибок. «Это достигается путем адаптации нашего квантового декодера к свойствам помех, влияющих на кубиты», — говорит Фламия. «В этом смысле мы взламываем общепринятое кодирование для исправления ошибок», —поясняет профессор Бартлет. На практике необходимо не исправлять ошибки кубитов, которые вытекают из самой их природы, а создавать такую архитектуру квантового компьютера, которая позволит ему эффективно работать при любом количестве ошибок.
В теории архитектура квантовых компьютеров может допускать лишь 1% ошибок, чтобы производить более-менее полезные вычисления. В реальном мире такой компьютер может работать максимум при 10,9% ошибок. Предполагая идеальное оборудование, работа сиднейских ученых обеспечивает допустимый порог ошибок в 43,7% — четырехкратное улучшение по сравнению с нынешним уровнем теоретической модели архитектуры квантового вычислительного устройства.
На практике это означает, что для одного квантового логического элемента или базовой квантовой схемы потребуется меньше физических кубитов, которые могут выполнять полезный расчет. Теперь ученые хотят применить «квантовый взлом» к реальным прототипам квантового компьютера, чтобы увидеть, как их метод работает в «шумной» среде.
Ученые из Констанцского университета (Германия), Принстонского университета (США) и Университета Мэриленда (США) создали стабильный кремниевый квантовый вентиль для двухкубитной системы. Это ключевой элемент квантового компьютера.
