В квантовый компьютер впервые встроили систему исправления ошибок 

Международная группа исследователей разработала первый в своём роде квантовый алгоритм коррекции ошибок, способный работать без участия человека. Подтверждающее это исследование опубликовал научный журнал Nature.

Известно, что квантовыми компьютерами сегодня называют системы, использующие для своей работы кубиты — микроскопические ячейки памяти и простейшие вычислительные модули, способные хранить в себе одновременно как ноль, так и единицу.

Главным ограничением этих квантовых аналогов битов сегодня является их крайняя нестабильность. Состояние кубитов постоянно меняется из-за взаимодействия с окружающим миром, что быстро приводит компьютеры на их основе в негодность. Учёные по всему миру уже много лет работают над тем, чтобы продлить их жизнь с помощью изолирования систем от влияния внешних факторов.

Новое исследование пошло по другому пути, предложив реализовать на практике возможность самостоятельной коррекции сдвигов в системе. Для этого учёные разработали новый теоретический подход к созданию так называемых логических кубитов, или «виртуальных» ячеек квантовой памяти, которые представляют собой объединение из нескольких реальных физических кубитов, сохраняющих своё физическое состояние даже при выходе из строя некоторых из этих квантовых «битов».

Ранее большая часть подобных методик сталкивалась с проблемой своей крайней перегруженности — для их работы требовалось использование сотен или даже тысяч связанных друг с другом кубитов. Новое исследование ограничилось использованием всего четырёх физических ячеек памяти для кодирования одного логического кубита.

Составив теоретический алгоритм, учёные протестировали его работу на примере связки из пяти физических кубитов, работающих на ионном квантовом компьютере, который разработали специалисты австрийского Инсбрукского университета. Прошедшие опыты показали, что алгоритм смог найти и исправить сбои в системе в 96.5 процентах случаев простых вычислений и 80 процентах сложных.

В перспективе разработка позволит продвинуться на шаг ближе к созданию полноценных квантовых процессоров и крупномасштабных компьютеров на их основе.

Фото: David Becker / Reuters