Физики нашли способ исправить автономные квантовые ошибки

Исследователи, финансируемые армией и военно-воздушными силами США, сделали шаг в создании отказоустойчивого квантового компьютера. Он обеспечит расширенные возможности обработки данных.

Квантовые вычисления — путь к новым вычислительным возможностям того Он также может способствовать открытию материалов, искусственному интеллекту , биохимической инженерии и многим другим дисциплинам, необходимым для будущих военных; однако, поскольку кубиты, фундаментальные строительные блоки квантовых компьютеров, по своей сути хрупки, давним препятствием для квантовых вычислений была эффективная реализация квантовой коррекции ошибок. Кроме того, военные планируют «сражаться и побеждать» в так называемых многодоменных операциях как раз используя квантовые вычисления, сообщает Научно-исследовательская лаборатория армии США.

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте определили способ защиты квантовой информации от общего источника ошибок в сверхпроводящих системах, одной из ведущих платформ для реализации крупномасштабных квантовых компьютеров. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые реализовали новый способ спонтанного исправления квантовых ошибок.

Предоставлено: Армейская исследовательская лаборатория.

Сегодняшние компьютеры построены с транзисторами, представляющими классические биты, либо 1, либо 0. В свою очередь, квантовые вычисления — это новая парадигма вычислений с использованием квантовых битов или кубитов, где квантовая суперпозиция и запутанность могут использоваться для экспоненциального увеличения вычислительной мощности.

Существующие демонстрации квантовой коррекции ошибок активны. Это значит, что они требуют периодической проверки на наличие ошибок и их немедленного исправления. В свою очередь, это требует аппаратных ресурсов и, таким образом, препятствует масштабированию квантовых компьютеров.

Напротив, в эксперименте исследователей достигается пассивная квантовая коррекция ошибок путем корректировки трения, или диссипации, испытываемой кубитом. Поскольку трение обычно считается важным препятствием квантовой когерентности, этот результат может показаться неожиданным. Хитрость в том, что диссипация должна быть спроектирована специально квантовым образом.

Эта общая стратегия была известна в теории около двух десятилетий, но практический способ получить такую ​​диссипацию и использовать ее для квантовой коррекции ошибок было сложной задачей.

«Демонстрация таких нетрадиционных подходов, мы надеемся, подтолкнет к появлению более умных идей для преодоления некоторых из самых сложных проблем квантовой науки», — объясняет Грейс Меткалф, женщина-программный руководитель отдела квантовой информатики в AFOSR.

Исследователи заявили, что подразумевается, что может быть больше способов защитить кубиты от ошибок и сделать это с меньшими затратами.

«Хотя наш эксперимент все еще является довольно элементарной демонстрацией, мы наконец реализовали эту противоречивую теоретическую возможность диссипативных QEC, — сказал доктор Чен Ван, физик из Массачусетского университета в Амхерсте. — Этот эксперимент поднимает перспективу создания полезного отказоустойчивого квантового компьютера в среднесрочной и долгосрочной перспективе».


Читать далее

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

Уран получил статус самой странной планеты в Солнечной системе. Почему?

Научный прибор SuperCam с ровера Perseverance прислал на Землю первые результаты

Квантовая суперпозиция — суперпозиция состояний, которые не могут быть реализованы одновременно с классической точки зрения; это суперпозиция альтернативных состояний. Принцип существования суперпозиций состояний обычно называется в контексте квантовой механики просто принципом суперпозиции.

Квантовая диссипация изучает квантовые аналоги процесса необратимой потери энергии, наблюдаемого на классическом уровне. Основная задача этого раздела — вывести классические законы диссипации, используя квантовую механику.

QEC (Quantum error correction) Квантовая коррекция ошибок — используется в квантовых вычислениях для защиты квантовой информации от ошибок из-за декогеренции и других квантовых шумов.

Многодоменные операции (MDO) описывают, как армия США в составе объединенных сил [армия, флот, военно-воздушные силы и морские пехотинцы] может противостоять и победить почти равного противника во всех областях [воздух, земля, море, космос и киберпространство] как в соревновании технологий, так и в вооруженном конфликте.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Найден необычный способ бороться с хроническим стрессом
Наука
Посмотрите на самый редкий торнадо, который пронесся над США
Наука
Над Землей пролетел астероид, который вращался быстрее всех остальных
Космос
Ученые показали лицо женщины, которая жила 75 000 лет назад
Наука
Анализ генов показал, как древние водоросли вышли на поверхность планеты
Наука
Древняя технология поможет вырастить растения на Марсе, считают ученые
Космос
Физики из MIT добились рекордной близости между атомами для квантовых исследований
Наука
В Германии на ветряную электростанцию впервые установили деревянные лопасти
Новости
Инженеры разработали искусственную пиявку для безболезненного забора крови у детей
Наука
Solar Orbiter запечатлел «пушистую» корону Солнца в завораживающих деталях
Космос
Китай отправляет миссию на обратную сторону Луны: как смотреть онлайн
Космос
ИИ нашел асимметрию материи и антиматерии на Большом адронном коллайдере
Наука
TikTok вернулся в Россию? Что известно прямо сейчас
Новости
В Японии разработали устройство 6G, которое передает данные со скоростью 100 Гбит/с
Новости
Климатологи объяснили формирование в Антарктиде полыньи размером с Чехию
Наука
Частые кризисы повысили способность человечества выживать
Наука
Физики наблюдали кота Шредингера — превращение атомов из частиц в волну
Наука
Найдена самая глубокая дыра в мире
Наука
«Вышка» заряжает карьеру в IT
Технологии
Ученые создали клей, который работает как паутина Человека-паука (почти)
Наука