Ученые из Центра квантовых вычислений (AWS) Калифорнийского технологического института представили инновационное решение для усовершенствования квантовых вычислений, основанное на использовании так называемых «кошачьих кубитов». Этот новый чип, известный как Ocelot, имеет потенциал значительно снизить количество ошибок, возникающих во время вычислений из-за внешних воздействий, таких как шум.
Об этом сообщает News IO
Влияние новых кубитов на точность вычислений
Традиционные квантовые системы требуют значительного количества дополнительных кубитов для коррекции ошибок, тогда как «кошачьи кубиты» могут сократить их потребность до 90%. Это открытие является важным шагом для развития квантовых компьютеров, которые обещают переворот в областях медицины, материаловедения, криптографии и фундаментальной физики.
Хотя квантовые компьютеры имеют большой потенциал, они все еще остаются уязвимыми к ошибкам и чувствительными к внешним воздействиям, таким как вибрации и температурные изменения. Исследователи из AWS разработали новую архитектуру чипа, которая использует «кошачьи кубиты», впервые представленные еще в 2001 году, но с тех пор значительно усовершенствованные.
«Чтобы квантовые компьютеры были успешными, нам нужно, чтобы частота ошибок была примерно в миллиард раз меньше, чем сейчас. Вместо этого мы разрабатываем новую архитектуру чипа, которая может помочь нам достичь этого быстрее», — объясняет профессор Калифорнийского технологического института Оскар Пейнтер.
Преимущества новой архитектуры
В классических компьютерах для защиты данных от ошибок используют резервные биты, но квантовые компьютеры сталкиваются с уникальными вызовами, такими как вращение битов и вращение фаз. Для эффективной работы квантовых систем разработано множество стратегий обработки этих ошибок, но они обычно требуют значительного количества дополнительных кубитов.
Новая стратегия, основанная на «кошачьих кубитах», использует сверхпроводящие цепи, изготовленные из микроволновых осцилляторов, что обеспечивает высокую стабильность. Это позволяет снизить уязвимость кубитов к ошибкам вращения битов.
«Вы можете представить себе два состояния колебания, подобно ребенку на качелях, который качается с высокой амплитудой, но качается либо влево, либо вправо», — отмечает Оскар Пейнтер.
Эти новые кубиты способны реализовывать два больших состояния одновременно, как в эксперименте Эрвина Шредингера. Для улучшения точности разработан код повторения, который обнаруживает ошибки фаз. Кроме «кошачьих кубитов», чип Ocelot также имеет вспомогательные кубиты для обнаружения ошибок.
Исследование, посвященное этим технологиям, было опубликовано в журнале Nature.