Про це повідомляє “Kreschatic” з посиланням на SciTechDaily
Квантові комп’ютери вже багато років обіцяють революцію в галузі обчислень, але їх масштабування та стабільність залишаються значними викликами для науковців. Однак, нещодавно вчені з Університету Сіднея досягли важливого прориву, продемонструвавши новий підхід до побудови квантових логічних воріт. Це відкриття обіцяє значно зменшити кількість фізичних кубітів, необхідних для створення квантових обчислень, що робить можливим створення більш потужних і доступних квантових комп’ютерів.
Унікальність цього досягнення полягає в тому, що вчені змогли використати унікальну властивість атомів — ентропію їх вібрацій. Це дозволяє створити квантові логічні ворота всередині одного атома, використовуючи спеціальну систему корекції помилок, що зменшує потребу в великій кількості кубітів для ефективної роботи квантових машин. Це може стати важливим кроком на шляху до створення квантових комп’ютерів, здатних вирішувати реальні задачі.
Проблеми масштабування квантових комп’ютерів
Основною проблемою для створення великомасштабних квантових комп’ютерів є випадкові помилки, що виникають під час виконання операцій кубітами. Кожен кубіт у квантовому комп’ютері може містити помилки через фактори, такі як шум або інтерференція з оточенням. Для того, щоб ці помилки не заважали роботі комп’ютера, необхідно використовувати додаткові кубіти для виявлення та виправлення помилок. Проте це призводить до необхідності значної кількості кубітів для ефективної роботи системи.
Для боротьби з цією проблемою науковці вже давно працюють над методами кодування кубітів, які дозволяють використовувати деякі кубіти для виявлення помилок у інших. Однак навіть за допомогою таких методів кількість фізичних кубітів, необхідних для коректної роботи, зростає експоненційно, що ускладнює масштабування квантових комп’ютерів.
Рішення, запропоноване дослідниками з Університету Сіднея
Дослідники з Університету Сіднея знайшли інноваційний спосіб вирішення цієї проблеми, використовуючи код Готтесмана-Кітаєва-Прескіла (GKP), який раніше розглядався лише теоретично. Цей код дозволяє значно зменшити кількість фізичних кубітів, необхідних для створення логічних кубітів. Код працює на основі перетворення плавних квантових коливань у дискретні стани, що значно спрощує виявлення та виправлення помилок.
За допомогою цього методу вчені змогли створити квантові логічні ворота всередині одного атома, що дозволяє використовувати лише два кубіти для зберігання інформації, значно зменшуючи потреби в апаратних ресурсах. Завдяки цій розробці стало можливим використання квантових логічних воріт з меншим числом фізичних кубітів, що відкриває нові горизонти для створення більш потужних і ефективних квантових комп’ютерів.
Важливість корекції помилок у квантових обчисленнях
Однією з основних проблем квантових комп’ютерів є проблема корекції помилок, оскільки кубіти дуже чутливі до різних видів шуму та впливів ззовні. У квантових обчисленнях помилки можуть виникати внаслідок різноманітних факторів, від технічних недоліків до випадкових змін у навколишньому середовищі. Для досягнення стійкості та точності квантових операцій необхідно використовувати спеціальні алгоритми для виявлення та виправлення цих помилок.
Нова система, розроблена вченими з Сіднея, дозволяє зберігати два логічні кубіти в одному атомі, що значно знижує необхідність у великій кількості фізичних кубітів для забезпечення коректної роботи квантових логічних воріт. Завдяки цьому зменшується ймовірність помилок, а квантові комп’ютери стають більш ефективними та потужними.
Нагадаємо, раніше ми писали про те, чи можуть штучні інтелекти бути справжніми помічниками в реальному житті.
