Частоту случайных переключений квантовых битов удалось снизить в 160 раз
Физики разработали новый способ защиты квантовых битов от помех, которые приводят к сбоям в работе квантовых компьютеров. Во время эксперимента им удалось снизить частоту случайных переключений кубитов в 160 раз, что может сделать будущие квантовые компьютеры более надежными.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 25 октября /Новости науки/. Физики разработали способ, который позволил в 160 раз снизить частоту случайных переключений квантовых битов — основных элементов квантовых компьютеров. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Одна из главных проблем квантовых компьютеров заключается в том, что их элементы чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям. Даже небольшие помехи могут изменить состояние квантового бита, или кубита, и привести к ошибкам в вычислениях. Из-за этого квантовые компьютеры нуждаются в специальных системах защиты информации.
В отличие от обычного компьютерного бита, который принимает значение 0 или 1, кубит может находиться в сочетании этих состояний. Это позволяет квантовым компьютерам использовать особые способы обработки информации. Однако при взаимодействии с окружающей средой кубиты могут терять свои свойства, что затрудняет выполнение длительных и сложных вычислений.
Для решения этой проблемы исследователи использовали особый тип квантовых битов, которые называют «кошачьими» по аналогии с известным мысленным экспериментом о коте Шредингера. Такие кубиты устроены так, чтобы уменьшать вероятность случайного изменения хранящейся информации. Например, они помогают предотвращать сбои, при которых значение 0 самопроизвольно меняется на 1 или наоборот. Однако полностью защитить кубиты от подобных ошибок до сих пор не удавалось.
Специалисты предложили дополнительно изменять квантовые состояния с помощью метода, называемого сжатием. Его суть заключается в перераспределении квантовых колебаний таким образом, чтобы окружающая среда слабее воздействовала на хранящуюся информацию. При этом физически сжимать сам кубит не требуется.
Защита от ошибок стала эффективнее в 160 раз
Эксперимент показал, что новый метод существенно снижает вероятность случайного переключения кубита из одного логического состояния в другое, например из 0 в 1. По сравнению с обычными «кошачьими» кубитами частота таких ошибок уменьшилась в 160 раз.
Благодаря этому среднее время до возникновения ошибочного переключения увеличилось до 22 секунд. Для квантовых систем это значительный результат, поскольку подобные ошибки ограничивают надежность хранения информации.
Исследователи также проверили, как новая технология влияет на другой тип нарушений — так называемые фазовые ошибки, при которых изменяются квантовые свойства состояния без непосредственного переключения между 0 и 1. Оказалось, что усиление защиты от случайных переключений практически не ухудшило устойчивость к таким нарушениям.
Это особенно важно, поскольку попытки защитить квантовую информацию от одного вида ошибок нередко усложняют борьбу с другими. Предложенный подход позволяет значительно повысить устойчивость кубита к случайным переключениям без существенного ухудшения остальных характеристик.
Одна из главных проблем квантовых компьютеров заключается в том, что их элементы чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям. Даже небольшие помехи могут изменить состояние квантового бита, или кубита, и привести к ошибкам в вычислениях. Из-за этого квантовые компьютеры нуждаются в специальных системах защиты информации.
В отличие от обычного компьютерного бита, который принимает значение 0 или 1, кубит может находиться в сочетании этих состояний. Это позволяет квантовым компьютерам использовать особые способы обработки информации. Однако при взаимодействии с окружающей средой кубиты могут терять свои свойства, что затрудняет выполнение длительных и сложных вычислений.
Для решения этой проблемы исследователи использовали особый тип квантовых битов, которые называют «кошачьими» по аналогии с известным мысленным экспериментом о коте Шредингера. Такие кубиты устроены так, чтобы уменьшать вероятность случайного изменения хранящейся информации. Например, они помогают предотвращать сбои, при которых значение 0 самопроизвольно меняется на 1 или наоборот. Однако полностью защитить кубиты от подобных ошибок до сих пор не удавалось.
Специалисты предложили дополнительно изменять квантовые состояния с помощью метода, называемого сжатием. Его суть заключается в перераспределении квантовых колебаний таким образом, чтобы окружающая среда слабее воздействовала на хранящуюся информацию. При этом физически сжимать сам кубит не требуется.
Защита от ошибок стала эффективнее в 160 раз
Эксперимент показал, что новый метод существенно снижает вероятность случайного переключения кубита из одного логического состояния в другое, например из 0 в 1. По сравнению с обычными «кошачьими» кубитами частота таких ошибок уменьшилась в 160 раз.
Благодаря этому среднее время до возникновения ошибочного переключения увеличилось до 22 секунд. Для квантовых систем это значительный результат, поскольку подобные ошибки ограничивают надежность хранения информации.
Исследователи также проверили, как новая технология влияет на другой тип нарушений — так называемые фазовые ошибки, при которых изменяются квантовые свойства состояния без непосредственного переключения между 0 и 1. Оказалось, что усиление защиты от случайных переключений практически не ухудшило устойчивость к таким нарушениям.
Это особенно важно, поскольку попытки защитить квантовую информацию от одного вида ошибок нередко усложняют борьбу с другими. Предложенный подход позволяет значительно повысить устойчивость кубита к случайным переключениям без существенного ухудшения остальных характеристик.
