Основният проблем при внедряването на квантови компютри е големият брой грешки
(снимка: CC0 Public Domain)
Физици разработиха софтуер, който ще намали размера на квантовите изчислителни устройства и същевременно ще редуцира изискванията към хардуера. В крайна сметка, квантовите компютри ще станат по-стабилни.
Квантовите компютри биха могли да доведат до революционни промени в технологиите. Засега обаче постигането на т.нар. „квантовото превъзходство” е затруднено, поради грешки, които възникват по време на работа на компютъра. Нова софтуерна програма може да намали броя на тези грешки.
Основният проблем при внедряването на ефективен квантов компютър е именно големият брой грешки, които възникват при обработката на информация чрез кубити. Поради външен шум, предаването на „крехката” квантова информация може да бъде нарушено, така че квантовите изчислителни устройства се нуждаят от алгоритми за корекция на квантови грешки.
Създадените досега програми отнемаха много време за обработка на грешки и консумираха огромно количество изчислителни ресурси. Изследователи от Националния институт по информатика (NII) и японската Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTTC) са направили голяма стъпка в решаването на проблема, разработвайки софтуер, който ще намали хардуерния ресурс, необходим за корекция на квантови грешки.
За коригиране на грешките в квантовите компютри днес се използва „повърхностен” код. В своята разработка учените са използвали за основа един от вариантите на такъв код – триизмерен топологичен код. Той е особено подходящ за разпределени квантови изчислителни устройства и може да бъде реализиран на голямо разнообразие от хардуер.
В триизмерния топологичен код квантовите вериги са като решетка, изтъкана от тръби. Тези триизмерни модели могат да бъдат управлявани чрез компресиране, за да се намали обемът. Досега обаче изследователите не успяват да компресират такива структури, без това да води до загуба на функциите им.
За да заобиколят това ограничение, авторите на новата разработка са използвали ZX език, разработен в началото на века за представяне на процесите в кубитите. С помощта на този език учените са успели да компресират квантовата верига със 77% – почти два пъти повече, отколкото авторите на по-ранни трудове.
Научният труд, описан в публикация на American Physical Society, може да доведе до разработване на устойчив на грешки квантов компютър няколко години преди прогнозираните срокове, казват изследователите.