Ученые НИТУ МИСИС совместно с Российским квантовым центром, МФТИ и Сколтехом совершили прорыв в квантовых вычислениях. Они экспериментально реализовали метод применения сложных кодов коррекции ошибок на сверхпроводниковых процессорах, ранее считавшихся несовместимыми. Подход основан на динамической переадресации вспомогательных кубитов и позволяет использовать эффективные схемы защиты без усложнения чипа.
Практическое применение квантовых вычислений пока ограничено из-за ошибок: вероятность сбоя в операции достигает порядка 0.001, а для полезных алгоритмов нужна гораздо большая точность. Коррекция квантовых ошибок — это кодирование информации с использованием вспомогательных кубитов для обнаружения и исправления сбоев. Но в сверхпроводниковых процессорах многие эффективные коды не работали из-за локальной связности: кубиты взаимодействуют только с соседями.
Ученые нашли способ обойти ограничение без усложнения архитектуры. Метод динамической переадресации позволяет перемещать вспомогательные кубиты по схеме процессора, организуя взаимодействие удаленных элементов. Эксперимент на квантовом процессоре НИТУ МИСИС подтвердил работоспособность подхода.
Поверхностный код подходит для сверхпроводниковых процессоров, но требует много физических кубитов при росте защиты. Более эффективные коды коррекции несовместимы с локальной архитектурой. Динамическая переадресация вспомогательных кубитов позволяет адаптировать такие схемы к существующим процессорам.
Дальнейшие исследования сосредоточатся на снижении уровня физических ошибок и разработке более эффективных кодов.
Исследование выполнено в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС "Квантовый интернет" по программе Минобрнауки России "Приоритет-2030". Сверхпроводниковые квантовые процессоры разрабатываются в НИТУ МИСИС в рамках Дорожной карты по квантовым вычислениям Госкорпорации "Росатом".
Источник: scientificrussia.ru
