Физики Microsoft снизили частоту ошибок в ионных квантовых компьютерах
Физики Microsoft испытали два кода коррекции ошибок на ионном квантовом компьютере Quantinuum H2. Новый подход снизил частоту сбоев в ключевых операциях в 11–800 раз.
Источник: Новости науки;
МОСКВА, 11 июня. /Новости науки/. Физики из Microsoft Quantum разработали и проверили новый способ защиты ионных квантовых компьютеров от случайных ошибок. Метод позволил резко снизить число сбоев при выполнении логических операций, сообщили авторы исследования в журнале Nature.
Квантовые компьютеры могут решать задачи, которые слишком сложны для обычных машин. Среди них — расчеты свойств молекул, материалов и физических систем. Но для таких задач нужен очень низкий уровень ошибок. Современные квантовые устройства пока часто ошибаются из-за помех и нестабильности квантовых состояний.
Авторы работы под руководством Кристы Свор из Microsoft Quantum провели эксперименты на 56-кубитном ионном компьютере H2. Эту машину разработала компания Quantinuum. В таких компьютерах роль кубитов выполняют ионы — заряженные атомы, удерживаемые электромагнитными полями.
Ошибки в квантовых вычислениях возникают потому, что состояние кубитов легко нарушают внешние помехи и случайные процессы. Поэтому физики используют коррекцию ошибок. При таком подходе часть физических кубитов служит не для самих вычислений, а для контроля и исправления сбоев.
Группа Свор адаптировала для ионного компьютера два кода коррекции ошибок. Первый использует 12 физических кубитов для защиты данных в двух логических ячейках памяти. Второй кодирует четыре логических кубита внутри тессеракта — четырехмерного аналога куба — из 18 физических кубитов.
Испытания показали, что при простых операциях с одним кубитом частота ошибок снизилась примерно в 800 раз — с 0,8% до 0,001%. При более сложных операциях с несколькими квантовыми битами число сбоев уменьшилось в 11–22 раза — с 2,3–2,4% до 0,11–0,2%.
По словам авторов, результат важен тем, что коррекцию удалось показать на уже существующем ионном квантовом компьютере. Это приближает практическое применение таких машин для сложных расчетов в химии и физике.
Квантовые компьютеры могут решать задачи, которые слишком сложны для обычных машин. Среди них — расчеты свойств молекул, материалов и физических систем. Но для таких задач нужен очень низкий уровень ошибок. Современные квантовые устройства пока часто ошибаются из-за помех и нестабильности квантовых состояний.
Авторы работы под руководством Кристы Свор из Microsoft Quantum провели эксперименты на 56-кубитном ионном компьютере H2. Эту машину разработала компания Quantinuum. В таких компьютерах роль кубитов выполняют ионы — заряженные атомы, удерживаемые электромагнитными полями.
Ошибки в квантовых вычислениях возникают потому, что состояние кубитов легко нарушают внешние помехи и случайные процессы. Поэтому физики используют коррекцию ошибок. При таком подходе часть физических кубитов служит не для самих вычислений, а для контроля и исправления сбоев.
Группа Свор адаптировала для ионного компьютера два кода коррекции ошибок. Первый использует 12 физических кубитов для защиты данных в двух логических ячейках памяти. Второй кодирует четыре логических кубита внутри тессеракта — четырехмерного аналога куба — из 18 физических кубитов.
Испытания показали, что при простых операциях с одним кубитом частота ошибок снизилась примерно в 800 раз — с 0,8% до 0,001%. При более сложных операциях с несколькими квантовыми битами число сбоев уменьшилось в 11–22 раза — с 2,3–2,4% до 0,11–0,2%.
По словам авторов, результат важен тем, что коррекцию удалось показать на уже существующем ионном квантовом компьютере. Это приближает практическое применение таких машин для сложных расчетов в химии и физике.
