10,6 тыс подписчиков
Ошибки в квантовых компьютерах подавили при помощи частиц-"наблюдателей"
ТАСС, 26 мая. Американские физики выяснили, что случайные ошибки в работе квантовых компьютеров на базе холодных атомов можно подавить, если разместить рядом с квантовыми битами набор из частиц-"наблюдателей", которые будут помогать системе коррекции ошибок отслеживать и подавлять различные формы шумов. Результаты опытов ученых были представлены в статье в научном журнале Science.
"Мы использовали набор из частиц-"наблюдателей" на базе атомов цезия для коррекции работы набора кубитов, роль которых играли атомы рубидия. Нам удалось успешно подавить ошибки в работе этой вычислительной системы, отслеживая порождающие их шумы при помощи атомов-"наблюдателей". Данный подход можно применять также и на большом числе других квантовых платформ", - пишут исследователи.
Дальнейшее развитие квантовых компьютеров требует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе. Подобные сбои неизбежно возникают в работе кубитов, квантовых ячеек памяти и примитивных вычислительных блоков, в результате их взаимодействия с объектами окружающего мира.
До недавнего времени ученые считали, что создание систем коррекции ошибок станет возможным только после того, как число кубитов в квантовых компьютерах достигнет нескольких сотен. Недавно физики-теоретики разработали несколько новых идей по кодированию информации в кубитах, которые значительно уменьшают минимальное число ячеек памяти, необходимых для автоматического исправления случайных сбоев в их работе.
Защита от квантовых помех
Группа американских физиков под руководством доцента Университета Чикаго (США) Ханнеса Берньена успешно воплотила в жизнь один из подобных алгоритмов, авторы которого предложили использовать для борьбы с помехами так называемые кубиты-"наблюдатели". Они представляют собой атомы или другие квантовые структуры, которые расположены рядом с кубитами и реагируют на те же источники помех.
Как объясняют Берньен и его коллеги, свойства подобных частиц-"наблюдателей" должны быть подобраны таким образом, что управляющая система квантового компьютера могла очень быстро считывать их состояние и отслеживать появление помех, нарушающих квантовое состояние вычислительных кубитов. Американские ученые обнаружили, что эту задачу можно достаточно просто решить внутри квантового компьютера, построенного на базе двух типов атомов, рубидия и цезия.
Ученые настроили их свойства таким образом, что шесть десятков атомов рубидия можно было использовать для проведения вычислений, а аналогичное число расположенных рядом с ними атомов цезия помогало физикам отслеживать сбои в работе кубитов, которые были порождены случайными квантовыми процессами. Для этого физики очень быстро обновляли состояние кубитов-"наблюдателей" и замеряли их свойства в те моменты времени, когда соседние с ними атомы рубидия проводили вычисления.
Последующие опыты с этой системой показали, что она успешно подавляла ошибки, возникавшие в работе квантового компьютера под действием приложенного к нему магнитного поля. Схожим образом, как предполагают Берньен и его коллеги, можно корректировать сбои и в работе других типов квантовых компьютеров, что делает созданный ими алгоритм особенно перспективным.
Фото: © Classiq/Handout via REUTERS
2 минуты
26 мая 2023