Программисты из Microsoft заявили, что им удалось разработать новый способ исправления ошибок в квантовых вычислениях с помощью инновационного 4D-кодирования.
Разработанные в Microsoft новые коды призваны решить проблему многочисленных ошибок во время квантовых вычислений. Классические вычисления для исправления ошибок используют резервные копии каждого бита отправленной информации. В случае повреждения одного или нескольких битов, резервные — продолжают сохранять информацию, предотвращая окончательную потерю.
Однако кубиты невозможно ни скопировать, ни измерить. Это значительно усложняет обнаружение и исправление ошибок. Обычно квантовая коррекция ошибок включает в себя добавление дополнительных «физических» кубитов в систему. Эти кубиты запутаны с «логическими» кубитами, которые переносят квантовую информацию. Ученые могут проверять наличие ошибок, измеряя запутанные физические кубиты. Это позволяет процессу вычислений продолжаться.
Ученые обычно используют 4D-коды в процессе квантовой коррекции ошибок, воспроизводя топологию поверхностей квантовой обработки на четырехмерной решетке. Однако большинство современных методов исправления ошибок в квантовых вычислениях или очень трудно масштабировать, или же для этого необходимо большое количество ресурсов. Чем больше физических кубитов требуется для обеспечения безотказной работы квантовой системы и чем больше требуется подходов к исправлению ошибок, тем больше энергии необходимо для вычислений.
«Новые четырехмерные геометрические коды Microsoft требуют очень мало физических кубитов на логический кубит, могут проверять наличие ошибок за один подход и демонстрируют снижение частоты ошибок в 1 тыс. раз», — заявляет технический специалист по передовым квантовым разработкам в Microsoft Quantum Криста Своре.
Исследование было сосредоточено на изменении торообразного 4D-геометрического кода, используемого для исправления ошибок в некоторых квантовых вычислительных системах. Новый 4D-код объединяет пространство, в котором работают коды коррекции, с операционным пространством, в котором находятся кубиты с информацией, путем запутывания.
Новый код работает в четырех измерениях, используя математическое выражение, позволяющее точкам запутывания создавать связи на поверхности «тора». Несмотря на то, что 4D-коды уже ранее использовались для создания самокорректирующейся квантовой памяти, в данном случае их использование следует считать инновационным, поскольку исследователи вычислили геометрический «поворот», позволяющий тому же объему кода покрывать тот же объем системного пространства с использованием меньшего количества дополнительных «физических» кубитов.
Наложение 4D-кода создает большее репрезентативное пространство, которое отражает большую часть квантового состояния фактически используемых кубитов. Это позволяет исследователям обнаруживать ошибки в коде, не нарушая фактических квантовых процессов, происходящих в системе. Исследователи проверили этот код на работающих квантовых компьютерах и экспериментально подтвердили выводы собственных научных исследований.
«Универсальные отказоустойчивые квантовые компьютеры могут быть реализованы с использованием 4D геометрических кодов, разработанных для обеспечения эффективной реализации все большего количества логических кубитов с небольшим числом физических кубитов, обеспечивая при этом низкозаглубленные логические циклы и универсальную отказоустойчивость», — утверждают исследователи из Microsoft.
Кроме этого разработчики продемонстрировали инновационную технологию замены атомов, используемых в качестве кубитов, в случае если они были потеряны. В некоторых квантовых вычислительных системах кубиты создаются путем захвата нейтральных атомов лазерным пинцетом и удержания их на месте. Во время вычислений эти атомы могут быть потеряны или сброшены.
Ученые из Microsoft утверждают, что им удалось заменить потерянные атомы в середине цикла, используя атомный луч, который вводит новые атомы в систему, не нарушая вычислений. На основании полученных результатов новое семейство 4D-кодов может представлять собой второй прорыв в квантовой коррекции ошибок за последние несколько недель. 10 июня IBM сделала аналогичное заявление, объявив, что разработала методы квантовой коррекции ошибок, которые приведут к разработке наглядно полезного квантового компьютера к 2029 году.
Самый надежный в мире: физики создали квантовый генератор случайных чисел на блокчейне
Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv
Источник: LiveScience
Favbet Tech – это IT-компания со 100% украинской ДНК, которая создает совершенные сервисы для iGaming и Betting с использованием передовых технологий и предоставляет доступ к ним. Favbet Tech разрабатывает инновационное программное обеспечение через сложную многокомпонентную платформу, способную выдерживать огромные нагрузки и создавать уникальный опыт для игроков.
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: