Квантові комп'ютери вперше досягли точності обчислень вище 99 відсотків: що це означає

Кожна з команд учених подала результат своєї роботи в науковий журнал Nature. Всі три статті були опубліковані 19 січня. Видання Science Аlert підсумувало результати.

Цікаво Повний ефект присутності: що пропонують інноваційні новинки від Samsung

Квантове майбутнє

Як працюють квантові обчислення

Квантові обчислення базуються на квантовій механіці. Інформація в цьому випадку кодується в кубітах, або квантових бітах. Вони еквівалентні звичним нам двійковим бітам – основним одиницям інформації в звичайних комп'ютерах. Однак там, де біти в конкретний момент обробляють інформацію лише в одному з двох станів (або 1, або 0), кубіт може перебувати в стані 1, 0 або в обох одночасно.

Останній стан – 1 і 0 одночасно – відомий як суперпозиція. Підтримка суперпозиції кубітів дозволяє квантовим комп'ютерам вирішувати складні математичні завдання, виконуючи обчислення, засновані на ймовірності стану об'єкта до його вимірювання. Це можна приблизно порівняти зі станом підкинутої монетки, що обертається в повітрі. Перш ніж приземлитися, вона ніби одночасно і орел, і решка.

Ці квантові суперпозиції можуть бути переплетені з суперпозиціями інших об'єктів, а це означає, що їх кінцеві результати будуть математично пов'язані, навіть якщо ми ще не знаємо, що вони являють собою. Тобто ми ще не знаємо, яке там значення, а квантовий комп'ютер його вже виміряв і співвідніс з іншими такими ж одиницями інформації, що знаходяться в суперпозиції.

Уявити таке важкувато, але це працює. Квантовий комп'ютер потенційно володіє такою високою продуктивністю, яка і не снилася навіть найпотужнішим сучасним машинам.

Однак до недавнього часу спроби порахувати інформацію за допомогою суперпозиції давали занадто багато помилок. Тому підвищення точності квантових операцій було предметом інтенсивних досліджень.

Результати роботи вчених

• В Австралії команда під керівництвом Фізика Андреа Морелло з Університету Нового Південного Уельсу домоглася точності 99,95% для операцій з одним кубітом і 99,37% для операцій з двома кубітами.
• У Нідерландах команда під керівництвом Фізика Лівена Вандерсіпена з Делфтського технологічного університету досягла точності 99,87% для операцій з одним кубітом і 99,65% для операцій з двома кубітами.
• В Японії група під керівництвом Фізика Сейго Таручі з RIKEN досягла точності 99,84% для операцій з одним кубітом і 99,51% для операцій з двома кубітами.

Коли помилки настільки рідкісні, стає можливим виявляти їх і виправляти при виникненні. Це показує, що можна створювати квантові комп'ютери, які мають достатній масштаб і достатню потужність для виконання значущих обчислень. Зазвичай для застосування протоколів квантової корекції помилок потрібна частота помилок нижче 1 відсотка,
— каже Андреа Морелло.

Тепер, коли проблему точності подолано, вченим з усього світу відкриваються нові горизонти в роботі з квантовими комп'ютерами. Тепер інженери збираються приступити до створення кремнієвих квантових процесорів.