Щоб зменшити частоту помилок у квантових комп’ютерах, іноді краще, ніж більше. Тобто більше кубітів.
Квантові біти або кубіти, з яких складається квантовий комп’ютер, схильні до помилок, які можуть зробити обчислення марними, якщо їх не виправити. Щоб зменшити цей рівень помилок, вчені прагнуть створити комп’ютер, який зможе виправляти власні помилки. Така машина об’єднала б можливості кількох помилкових кубітів в один вдосконалений кубіт, який називається «логічним кубітом», який можна використовувати для обчислень.
Тепер вчені продемонстрували ключову віху в квантовій корекції помилок. Збільшення кількості кубітів у логічному кубіті може зробити його менш схильним до помилок , повідомляють дослідники з Google 22 лютого в Nature .
Квантові комп’ютери майбутнього можуть вирішити проблеми, неможливі навіть для найпотужніших традиційних комп’ютерів. Щоб побудувати ці могутні квантові машини, дослідники погоджуються, що їм знадобиться використовувати корекцію помилок, щоб різко зменшити рівень помилок. Хоча вчені раніше продемонстрували, що вони можуть виявляти та виправляти прості помилки в невеликих квантових комп’ютерах, виправлення помилок все ще знаходиться на ранніх стадіях.
Новий прогрес не означає, що дослідники готові побудувати квантовий комп’ютер із повністю виправленими помилками, «однак він демонструє, що це справді можливо, що корекція помилок принципово працює», – заявив фізик Джуліан Келлі з Google Quantum AI у новинах. брифінг 21 лютого.
Логічні кубіти надлишково зберігають інформацію в кількох фізичних кубітах. Така надлишковість дозволяє квантовому комп’ютеру перевіряти, чи не виникли помилки, і виправляти їх на льоту. В ідеалі, чим більший логічний кубіт, тим меншим повинен бути рівень помилок. Але якщо оригінальні кубіти занадто несправні, додавання їх більше викличе більше проблем, ніж вирішить.
Використовуючи квантовий чіп Google Sycamore, дослідники вивчили два різних розміри логічних кубітів, один із яких складався з 17 кубітів, а інший – із 49 кубітів. Після постійного покращення продуктивності оригінальних фізичних кубітів, з яких складається пристрій, дослідники підрахували помилки, які все ще виникали. Більший логічний кубіт мав нижчий рівень помилок, близько 2,9 відсотка на раунд виправлення помилок, у порівнянні з меншим логічним кубітом приблизно в 3,0 відсотка, виявили дослідники.
Це невелике покращення свідчить про те, що вчені нарешті навшпиньки перейшли до режиму, коли корекція помилок може почати придушувати помилки шляхом збільшення масштабу. «Це головна мета, яку потрібно досягти», — каже фізик Андреас Валрафф з ETH Zurich, який не брав участі в дослідженні.
Однак результат лише на порозі демонстрації того, що виправлення помилок покращується, коли вчені збільшують масштаби. Комп’ютерне моделювання продуктивності квантового комп’ютера припускає, що якщо розмір логічного кубіта збільшити ще більше, рівень його помилок насправді стане гіршим. Потрібне буде додаткове вдосконалення оригінальних несправних кубітів, щоб дати вченим можливість справді отримати вигоду від виправлення помилок.
Тим не менш, віхи в квантових обчисленнях настільки важко досягти, що їх сприймають як стрибки з жердини, каже Уолрафф. Ви просто прагнете ледве подолати планку.