Физики устранили ошибки в двухкубитных логических операциях
В квантовых компьютерах процесс обработки информации выполняют хрупкие кубиты, которые очень чувствительны к декогеренции — разрушения исходного состояния. В предыдущих исследованиях физики предложили механизмы, позволяющие включать и выключать взаимодействие между двумя кубитами, чтобы контролировать их работу и не допускать разрушения хрупкого квантового состояния.
Идея такого механизма представляет собой значительный шаг вперед — Google, например, назвала ее ключом к достижению «квантового превосходства». Тем не менее, устранение ошибок подобно очистке луковицы: очищение одного слоя открывает следующий. Даже с созданием квантовых переключателей, двухкубитовые вентили все еще были подвержены ошибкам, которые возникали в результате остаточных нежелательных взаимодействий между кубитами и переключателем.
В новой работе физики из Массачусетского технологического института показали механизм, при помощи которого можно повысить точность работы Z- и iSWAP-вентилей — основных типов квантовых логических элементов — до 99,9%. Чтобы устранить вызывающие ошибки взаимодействия между кубитами, исследователи перевели частицы в переключателях на более высокие энергетические уровни. В предыдущих работах такие энергетические уровни игнорировались.
До сих пор самые современные квантовые вычислительные системы имели точность на уровне 99%, однако этого очень мало для надежной работы компьютеров. В новой работе авторам удалось повысить этот показатель до 99,9%, но и этого пока недостаточно для достижения квантового превосходства — пока что нет задачи, которую мог бы решить квантовый компьютер, но не смог бы классический. Для этого требуется еще большая устойчивость кубитов к декогеренции.
Статья опубликована в журнале Physical Review X.
Элементы квантового компьютера сильно восприимчивы к помехам из внешней среды, поэтому количество ошибок в них довольно велико. Это не позволяет достичь квантового превосходства. Физики нашли способ частично решить эту проблему