В Amazon собрали квантовый компьютер на кубитах "кота Шредингера"
Несмотря на то, что о квантовых компьютерах много говорят, создать полноценную работоспособную модель пока проблематично. Все дело в помехах, возникающих из-за квантовой неопределенности и эффекта наблюдателя и, как следствие, ошибках, которые делают сложные вычисления бесполезными. Пытаясь решить эту проблему, физики Amazon разработали эффективный квантовый механизм коррекции таких ошибок. В его основу положены кубиты в состоянии кота Шрёдингера.
Квантовые ошибки - враг точности
Квантовый мир устроен так, что любая попытка определить параметры элементарных частиц вносят изменения в измеряемые характеристики. Избежать этих помех обычными способами нельзя. Поэтому учёные и разрабатывают квантовые коды коррекции ошибок – специальные алгоритмы, которые позволяют обнаруживать и исправлять ошибки в квантовых системах. Проблема в том, что эти коды требуют использования кубитов, которые отслеживают и исправляют ошибки. И если их брать из мощностей самого квантового компьютера, то нет никакой гарантии, что эти кубиты не будут сами содержать ошибки, которые и должны по идее исправлять.
"Кошачьи" кубиты
Обычные кубиты, используемые в квантовых компьютерах, находятся в суперпозиции двух состояний – 0 и 1. При этом в случае возникновения так называемой ошибки переворота переход из одного состояния в другое может происходить неконтролируемо и непредсказуемо. Но, как выяснили физики, подобных ошибок лишены особые кубиты, находящиеся в состоянии кота Шрёдингера ("кошачьи" кубиты).
Новый подход
В новом квантовом компьютере физики решили использовать устойчивость "кошачьих" кубитов к ошибкам переворот. Такой подход позволил упростить коды коррекции, сфокусировавшись на другом типе квантовых ошибок – фазовых. Это дало возможность сэкономить на вспомогательных кубитах и сделать квантовые вычисления более эффективными.
В новой работе исследователи реализовали схему квантового вычислителя с "кошачьими" кубитами и кодом повторения на сверхпроводниковой платформе. Им удалось сократить количество ошибок до 1,65%, используя всего пять информационных кубитов, в то время как ранее для этого требовались десятки.
В будущем физики планируют использовать "кошачьи" кубиты и в качестве вспомогательных, что позволит снизить ошибку за цикл до 0,5%.
