В России создали подход для повышения эффективности коррекции ошибок в квантовых компьютерах

Российские исследователи разработали и реализовали на практике подход, который позволяет применять сложные методы коррекции ошибок в работе квантовых компьютеров, ранее считавшиеся несовместимыми со сверхпроводниковыми процессорами.

Как сообщила ТАСС пресс-служба НИТУ МИСИС, это позволит использовать более эффективные схемы защиты квантовой информации без усложнения архитектуры чипа.

Все существующие и разрабатываемые квантовые компьютеры состоят из нескольких десятков или сотен квантовых битов (кубитов), которые выполняют тысячи логических операций с небольшим, но ненулевым количеством ошибок. Эти сбои возникают из-за различных помех, нарушающих квантовое состояние кубитов. Для их исправления учёные разрабатывают методы кодирования квантовой информации, при которых часть кубитов используется как вспомогательные для обнаружения и исправления сбоев.

Традиционно применяемый поверхностный код хорошо подходит для сверхпроводниковых процессоров, но с ростом уровня защиты требует всё больше физических кубитов. Существуют более эффективные коды коррекции, однако они несовместимы с локальной архитектурой, где кубиты напрямую взаимодействуют только с ближайшими соседями. Научный сотрудник НИТУ МИСИС Илья Симаков пояснил, что динамическая переадресация вспомогательных кубитов позволяет адаптировать такие схемы к существующим процессорам.

Исследователи из НИТУ МИСИС, Российского квантового центра, МФТИ и «Сколтеха» нашли способ обойти это ограничение без усложнения архитектуры. Они разработали подход, который позволяет «перемещать» вспомогательные кубиты по схеме процессора, организуя взаимодействие между удалёнными элементами.

Учёные испытали этот подход на сверхпроводниковом квантовом процессоре, работающем в НИТУ МИСИС. Опыты подтвердили возможность использования «шагающих кубитов» для эффективной коррекции ошибок. Как надеются исследователи, это ускорит и упростит разработку и внедрение подобных систем исправления случайных сбоев в сверхпроводниковые квантовые компьютеры.