Ускорение в 1000 раз: ученые преодолели главный барьер на пути к созданию квантовых компьютеров
Шведские ученые из Технологического университета Чалмерса разработали новый теоретический метод, способный более чем в 1000 раз ускорить создание и контроль защищенных квантовых состояний. Это открытие решает одну из самых сложных проблем современной физики – высокую чувствительность квантовых систем к ошибкам.
В чем заключается открытие
Согласно исследованию, опубликованному физиками в научном журнале Physical Review Letters, команда исследователей разработала уникальный подход к управлению бозонными квантовыми кодами. Традиционно подготовка и контроль состояний, защищенных от ошибок, требует нескольких тысяч повторяющихся сигналов или циклов управления. Новый метод, получивший название "управление Флоке", позволяет выполнять те же операции всего за один цикл, пишет SciTechDaily.
Наши результаты решают одну из главных проблем в этой области: как быстро и надежно создавать и контролировать квантовые состояния с коррекцией ошибок, которые будут играть важную роль в будущих квантовых компьютерах,
– говорит Лэй Ду, исследователь в области прикладной квантовой физики из Технологического университета Чалмерса и ведущий автор исследования.
Принцип конструктора Lego для квантовых вентилей
Новый метод основан на использовании квантовых решетчатых вентилей – базовых элементарных операций, которые ученые комбинируют для выполнения сложных задач с бозонными состояниями. Благодаря этому квантовые операции происходят не только значительно быстрее, но и становятся более устойчивыми к внешним помехам.
Это можно представить как строительство большого замка из Lego. Вместо того чтобы собирать его кубик за кубиком и рисковать допустить ошибку на каждом шагу, квантовые решетчатые вентили действуют как заранее собранные модули Lego, которые можно соединить быстро и эффективно,
– добавляет Танью Хуан, исследователь квантовых технологий из Технологического университета Чалмерса и соавтор исследования.
Защита данных от космического излучения и шума
Бозонные коды обеспечивают защиту благодаря особому способу хранения информации. Ученые кодируют данные в микроволновых полях внутри сверхпроводящих схем с помощью резонаторов, а не в отдельных кубитах. Это обеспечивает надежное бронирование от электрических шумов, перегрева и даже космического излучения, которые обычно разрушают чувствительные квантовые состояния.
Разработанная технология идеально подходит для сверхпроводящих квантовых компьютеров. В настоящее время специалисты из Технологического университета Чалмерса уже создают собственную систему на 100 кубитов и готовят экспериментальную демонстрацию нового метода. В будущем устойчивые к ошибкам квантовые вычисления помогут разрабатывать новые лекарства, создавать эффективные энергетические системы, а также совершенствовать искусственный интеллект, криптографию и логистику.