Учените преодоляха основната пречка пред квантовите компютри: конвенционалните компютри вече „разбират” квантовите (графика: Cameron Calcluth / Chalmers University of Technology)
Конвенционалните компютри вече „разбират” квантовите. Международна група учени разработи алгоритъм, който позволява на конвенционалните компютри ефективно да симулират отказоустойчиви квантови схеми, базирани на сложния код GKP (Gottesman-Kitaev-Preskill).
Изследването е резултат от съвместна работа на специалисти от университета Чалмърс (Швеция), университета в Милано (Италия), университета в Гранада (Испания) и университета в Токио (Япония). Постижението, документирано във Physical Review Letters, открива нови възможности за тестване и проверка на бъдещи квантови устройства.
Основният проблем по пътя към практическото приложение на квантовите компютри е високата вероятност за грешки в изчисленията. За разлика от класическите компютри, където грешките се коригират лесно, квантовите системи са изключително чувствителни към външни влияния: вибрации, електромагнитно излъчване и температурни колебания. Тези фактори могат да доведат до загуба на квантова кохерентност и в резултат на това до неправилни резултати.
За да проверят коректността на квантовите изчисления, изследователите използват симулации на класически компютри. Но симулирането на отказоустойчиви квантови изчисления е изключително трудна задача, която изисква огромни изчислителни ресурси.
В новото изследване учените се фокусират върху симулиране на квантови изчисления, използвайки GKP код, който е известен със своята ефективност при коригиране на грешки. Информацията се кодира в множество енергийни нива на квантово-механична система, което я прави устойчива на шум.
Именно тази характеристика – множество енергийни нива – създава значителни трудности при симулиране на класически компютри. Досега надеждното симулиране на квантови изчисления с помощта на GKP код се смяташе за почти невъзможно.
Ключовият елемент на новия алгоритъм е математически инструмент, който позволява ефективна обработка на информацията. Д-р Камерън Калкълте от университета Чалмърс, водещ автор на изследването, казва, че инструментът отваря нови пътища за изграждане на по-стабилни и мащабируеми квантови компютри.
Възможността за симулиране на квантови изчисления с помощта на GKP код ще позволи нови квантови алгоритми и архитектури да бъдат тествани и подобрявани по-ефективно.