Падна поредна бариера пред квантовите компютри

В последните години компютърната индустрия постигна значителен напредък в областта на квантовите разработки (снимка: CC0 Public Domain)

Ключова пречка пред създаването на мащабируеми квантови компютри и квантовото съхранение на данни беше преодоляна от австралийски учени. Те разработиха нов начин за справяне с грешки, които възникват в квантовата система. Изследователите твърдят, че почти са решили основния проблем по пътя към създаване на мащабируеми квантови компютри.

Доминик Уилямсън и Нуедин Баспин от Нано института към университета в Сидни (Австралия) са разработили нов тип система за коригиране на грешки и стабилизиране на кубитите от смущения, което може да доближи концепцията за „квантов твърд диск” до реалността, отбелязва LiveScience.

Решение на 10-годишен проблем

Учените твърдят, че са успели да решат проблем, който е на около 10 години. Ако бъде успешно мащабирана, технологията ще помогне за създаване на високоефективни системи с квантова памет, способни да съхраняват огромни количества квантови данни, тъй като получената структура може да се справи с повече грешки, докато расте, използвайки по-малко кубити.

Технологията коригира кубитите в по-широки двуизмерни повърхности на триизмерната решетка, а не само в едно измерение. „Това постижение е критично за разработването на мащабируеми квантови компютри, тъй като позволява създаване на по-компактни системи с квантова памет”, казват изследователите.

Коригирането на грешки в квантовите системи обикновено се постига чрез организиране на кубити в решетъчна структура, която следва топологичния „код”. Целта на разработчиците е да постигнат предимство, като използват възможно най-малко физически кубити за управление на грешките, когато те се появят.

Настоящите техники за коригиране на грешки могат да се справят само с грешки в един ред кубити. Това ограничава броя на грешките, които системата може да обработва, докато се разраства.

„Нашата квантова архитектура ще изисква по-малко кубити за потискане на повече грешки, освобождавайки повече ресурси за полезна квантова обработка”, казва Уилямсън.

Предизвикателства за разработчиците

Квантовите компютри са изградени върху кубити (единици квантова информация), които са изключително чувствителни към смущения в околната среда, като температурни промени и електромагнитни смущения. Дори незначителни смущения във финото квантово състояние на кубит могат да доведат до загуба на данни и грешки в квантовите системи.

Коригирането на тези грешки е важно предизвикателство при създаването на достъпни квантови компютри. В края на 2019 г. Google обяви, че с помощта на квантов компютър е успял да реши проблем за 200 секунди, който би отнел на най-бързия суперкомпютър в света 10 хиляди години.

В последните години компютърната индустрия постигна значителен напредък в областта на квантовите разработки. Големи играчи като IBM и Google, както и нови конкуренти като IonQ и PASQAL, се надпреварват да направят квантовите процесори достъпни за потребителите.

IBM, Rigetti Computing, IQM и Origin Quantum са продали няколко от своите квантови компютри на международни клиенти. Вече са налични голям брой алгоритми, включително за коригиране и смекчаване на грешки. Към момента лидери в областта на квантовите компютри са САЩ, Канада, Япония, Китай, Великобритания и Финландия.