05.10.2021, 11:31
Исследователи показали, что объединенные в одну систему кубиты имеют более высокую производительности, чем суммарные возможности каждого из них по отдельности.
Kai Hudek/JQI
Увеличение количества кубитов повышает процент ошибок, но ученые нашли способ повернуть этот закон в обратную сторону
Кубиты представляют собой элементы квантового компьютера, которые отвечают за выполнение вычислений. В отличие от классических битов (аналоговых сигналов, которые могут принимать значение 1 или 0), кубиты могут находиться также в суперпозиции состояний 1 и 0. Это позволяет на порядок ускорить вычисления и открывает множество применений, таких как более точные нейросети и системы квантовой криптографии.
Кубиты, состоящие из ионов, способны работать сами по себе и создают довольно мало ошибок. Однако в какой-то момент, когда требуется много кубитов и количество операций растет, необходимо еще сильнее уменьшить количество ошибок, чтобы добиться точной работы системы. Но внедрение новых кубитов только увеличивает вероятность ошибок.
Авторы новой работы разработали технологию, которая позволяет, наоборот, уменьшить количество ошибок и увеличить надежность системы, повысив число элементов в квантовой системе. Команде ученых удалось успешно измерить состояние логического элемента из 6 кубитов с точностью в 99,4%, несмотря на то, что каждый из составлявших его элементов имел надежность на уровне 98,9%.
Это может показаться не такой уж большой разницей, но это решающий шаг в поисках создания гораздо больших квантовых компьютеров. Если бы шесть кубитов были бы рабочими сборочной линии, каждая из которых была сосредоточена на одной задаче, сборочная линия производила бы правильное начальное состояние только 93,6% времени (98,9%, умноженное само на себя шесть раз). Но чем кубитов больше, тем выше процент ошибок, поэтому критически важно даже малейшее улучшение в надежности системы.
Это улучшение объясняется тем, что в эксперименте несовершенные части системы работали вместе, чтобы свести к минимуму вероятность того, что ошибки смогут повлиять на результат. Это чем-то похоже на то, как бдительные работники находят ошибки друг у друга.
Статья об открытии опубликована в журнале Nature.
