Квантовый компьютер на кошачьих кубитах сделали в Amazon: что это и как работает

Amazon придумала, как защитить квантовые компьютеры от ошибок.

Компания Amazon предложила архитектуру, которая делает квантовые вычисления стабильнее и снижает количество кубитов, нужных для исправления ошибок.  

Главная проблема квантовых компьютеров — ошибки, которые возникают из-за нестабильности квантовых состояний. Чтобы исправлять их, обычно приходится использовать тысячи физических кубитов на каждый логический, что делает такие системы сложными и громоздкими. Amazon предложила решение: использовать два вида кубитов — кошачьи кубиты и трансмоны, которые дополняют друг друга и позволяют точнее находить и устранять ошибки. Исследование опубликовали в Nature.

Что это за кубиты и зачем они нужны?  

Кубит — это базовый элемент квантового компьютера, аналог обычного бита в классических системах. Но если бит может быть либо 0, либо 1, то кубит находится в суперпозиции, то есть одновременно в обоих состояниях.  

Из-за этой особенности в квантовых компьютерах могут возникать два типа ошибок:  

  • Переключение бита — когда состояние кубита неожиданно меняется (например, из 0 в 1).  
  • Фазовый сдвиг — более сложная ошибка, которая меняет «направление» суперпозиции кубита, не затрагивая его значения. В классических компьютерах такого не бывает, но в квантовых вычислениях это критично, потому что фаза определяет результат вычислений.  

Amazon предложила использовать кошачьи кубиты, которые названы в честь знаменитого мысленного эксперимента «Кошка Шредингера». Они работают на основе нескольких фотонов, объединенных в одно квантовое состояние. Если один из фотонов случайно изменится, вся группа сохранит нужное состояние. Это делает такие кубиты устойчивыми к ошибкам переключения бита.  

Но у кошачьих кубитов есть слабое место — они уязвимы к фазовым сдвигам. Чтобы исправлять эти ошибки, Amazon добавила трансмоны — это особый тип сверхпроводящих кубитов, которые уже давно используют IBM и Google. Они помогают отслеживать состояние кошачьих кубитов и вовремя обнаруживать фазовые ошибки.  

Как работает новая архитектура?  

Система Amazon связывает каждый кошачий кубит с трансмоном, который постоянно следит за его состоянием. Если возникает фазовая ошибка, трансмон фиксирует ее и отправляет сигнал для исправления. Это позволяет устранять большинство ошибок до того, как они испортят вычисления.  

Эксперимент показал, что чем сложнее система (чем больше в ней кубитов), тем меньше в ней становится ошибок. Это отличается от других квантовых компьютеров, где сложность системы обычно приводит к большему количеству ошибок.  

Почему это важно?  

Обычные квантовые компьютеры требуют тысячи физических кубитов, чтобы создать один устойчивый логический кубит. Это делает масштабирование таких систем очень сложным.  

Подход Amazon позволяет сократить число физических кубитов, необходимых для исправления ошибок, а значит, делать квантовые компьютеры проще, дешевле и эффективнее. Это важный шаг к созданию коммерческих квантовых платформ, которые смогут решать реальные задачи в науке, криптографии и моделировании сложных процессов.  

Есть ли у метода недостатки?  

Хотя новая архитектура показывает хорошие результаты, у нее остаются проблемы.  

  • Трансмоны тоже могут давать сбои, и если один из них сломается, вычисления нарушатся.  
  • Кошачьи кубиты не полностью защищены от ошибок переключения бита, хотя их вероятность снижена.  

Но даже с этими ограничениями метод Amazon открывает новый путь к стабильным квантовым вычислениям. Если компания сможет усовершенствовать свою технологию, квантовые компьютеры станут ближе к практическому использованию.

Читать далее:

Время может двигаться вперед и назад одновременно: что выяснили физики

Космологический принцип Вселенной поставили под сомнение

Новая смелая гипотеза переписывает историю Вселенной

Обложка: AI | freepik

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Осьминог «обнял» морского оператора: посмотрите на уникальное поведение головоногого
Наука
Посмотрите на туманность, которую создала ракета SpaceX в атмосфере Земли
Космос
Физики опровергли теорию Большого взрыва: как родилась Вселенная на самом деле
Космос
На премии «Оскар» будут фильмы с ИИ: какие правила внедрила академия
Новости
Названы самые уязвимые приложения в России: данные пользователей под угрозой
Новости
Оказалось, что тревожность наследуется: как она закладывается в ДНК
Наука
YouTube обещает автоматически дублировать все видео через пять лет
Новости
В кратер действующего вулкана на Камчатке заглянули с помощью георадара
Наука
Представители OpenAI заявили в суде, что компания могла бы купить Chrome у Google
Новости
Исследователи раскрыли механизм выброса солнечного ветра из корональных дыр
Космос
ИИ за полдня написал работающий эксплойт для критической уязвимости
Новости
Найдена разрушающаяся планета: она теряет массу Эвереста каждые 30,5 часов
Космос
Древний кинжал нашли в Твери: ученые выяснили его возраст
Наука
Редкое астрономическое явление можно увидеть уже в эту пятницу
Космос
Ученые раскрыли, как появились невозможные черные дыры
Космос
Минпромторг закроет параллельный импорт ноутбуков и серверов HP и Fujitsu
Новости
При Трампе пошлины на азиатские солнечные панели выросли до рекордных 3521%
Новости
ИИ помог выиграть 36 млн в лотерею: можно ли это повторить
Новости
Зонд «Люси» сфотографировал астероид необычной формы
Космос
Крупнейшая структура во Вселенной больше и ближе к Земле, показывают гамма-всплески
Космос