Создан первый устойчивый к ошибкам квантовый компьютер

Ученые Университета Дьюка в США показали, что квантовые компьютеры как сумма частей могут быть надежнее, чем части, из которых они состоят. Результаты, опубликованные в статье журнала Nature, помогут создать более устойчивые к ошибкам устройства квантовых вычислений, чем существуют до сих пор.

В эксперименте исследователи объединили несколько кубитов, так чтобы они функционировали как единое целое, то есть образовали логический кубит. Для этого они воспользовались кодом коррекции ошибок, который позволяет избавиться от шума, влияющего на вычисления. В логическом кубите один кубит содержит нужную информацию, а остальные позволяют исправлять ошибки, влияющие на точность вычислений.

Созданный учеными логический кубит оказался более надежным, чем наиболее подверженный ошибкам этап, необходимый для его создания. Команде удалось успешно перевести логический кубит в его начальное состояние и измерить его в 99,4 процентах случаев, несмотря на то, что они полагались на шесть квантовых операций, которые, как ожидается, по отдельности будут работать только в 98,9 процентах случаев. Таким образом, в эксперименте несовершенные части работают вместе, чтобы свести к минимуму вероятность серьезных квантовых ошибок.
Результаты были достигнуты с использованием системы ионной ловушки, которая использует до 32 отдельных ионов, которые охлаждаются лазером и подвешиваются над электродами на чипе. Каждый ион служит кубитом, над которым проводятся манипуляции с помощью лазеров. Успешно создав отказоустойчивый логический кубит, исследователи показали, что осторожный подход может освободить квантовые вычисления от неизбежных ошибок.