Подписаться на новости SCDAILY 

  • Eugene Borisov

Корректируя неустойчивость в квантовых устройствах

Новый метод корректировки ошибок, разработанный учеными из МТИ, позволит квантовым компьютерам стать более практичными.


Исследователи и ученые по всему миру работают над созданием квантового компьютера, который сможет выполнять задачи непосильные для современных суперкомпьютеров. Но создать такой компьютер, пригодный для практического применения, - довольно трудная задача. Связано это в первую очередь с высокой чувствительностью квантовых устройств к «шумам», из-за которых в системе накапливаются ошибки.


Новый метод, разработанных учеными из Массачусетского технологического института, позволит значительно улучшить современные методы квантовой коррекции ошибок.


«Главная проблема, с которой сейчас сталкиваются разработчики квантовых технологий, - это чувствительность квантовых устройств к любым нежелательным воздействиям», - говорит студент магистратуры в МТИ Дэвид Лейден.

Квантовые системы подвержены даже влиянию наблюдателя. То есть, мы можем спокойно отследить нарушение в работе классического компьютера и скорректировать его работу. Но в квантовом мире все обстоит несколько иначе.


Классические схемы коррекции ошибок основаны на избыточности. К примеру, если в системе передачи есть шумы, то вместо отправки одного бита (1 или 0) система может отправить три копии каждого бита (111 или 000). И такую ошибку очень легко скорректировать.


Ученые пробовали использовать такой же принцип для квантовых битов, или кубитов.


«Однако, - говорит Лейден, - если я хочу использовать такой метод корректировки в квантовом устройстве, мне необходимо задействовать большую часть моей системы для осуществления проверок. Но мы пока не имеет подобных ресурсов, поскольку современные квантовые компьютеры довольно малы».

Поэтому исследователи нашли способ корректировки специфических шумов, которые наиболее часто проявляются в квантовых системах. Для этого они использовали квантовые элементы на основе атомов углерода вблизи дефекта кристаллической решетки алмаза. Такие дефекты ведут себя как единичные изолированные электроны, и их поведение позволяет контролировать близлежащий атом углерода.


Коррекция ошибок в квантовых элементах на основе атомов углерода вблизи дефекта кристаллической решетки алмаза

Оказалось, что в такой структуре большая часть ошибок возникает из-за воздействия беспорядочных флуктуаций дефектов на близлежащий атом. Такие «шумы» легко можно смоделировать и подавить их влияние.


«Мы очень четко понимаем, где находится главный источник шумов в таких системах», - говорит Лейден, - «Поэтому нам не нужно отслеживать каждый гипотетически возможный источник шума».

Пока работа ученых больше теоретическая, чем практическая. Сейчас команда активно работает над демонстрацией своей работы в лабораторных условиях. Если все будет работать, как ожидается, открытие позволит устранить одну из главных проблем создания квантовых компьютеров и приблизить квантовое будущее.


Читайте далее: как купить квантовый компьютер.