Европейские и американские физики обнаружили, что любые источники помех, нарушающие квантовые состояния, накладывают серьёзные ограничения на число операций, которые может выполнить квантовый компьютер без встроенной системы коррекции ошибок.
Результатами исследования поделилась пресс-служба швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL).
Все существующие и разрабатываемые квантовые компьютеры представляют собой устройства из нескольких десятков или сотен квантовых битов (кубитов), которые способны выполнять тысячи логических операций с небольшим, но ненулевым количеством ошибок. Эти сбои в большинстве случаев возникают из-за различных помех и случайных факторов, нарушающих квантовое состояние кубитов. Такие устройства физики называют NISQ-компьютерами, сообщает ТАСС.
Чтобы выяснить, насколько эффективно эти машины могут проводить длительные вычисления, группа физиков под руководством доцента EPFL Го Ихуэя создала детальную математическую модель NISQ-компьютера и просчитала, как шумы влияют на длительные вычисления с большим числом логических операций. При этом учёные учитывали не только случайные шумы, повышающие хаос в квантовой системе, но и другие вариации помех, которые потенциально могут помогать проводить вычисления и моделировать их на обычных компьютерах.
Когда физики учли все эти факторы, они обнаружили, что совместное действие помех накладывает очень жёсткие ограничения на длину логических цепочек, которые можно выполнить на «шумном» квантовом компьютере. Как объяснили исследователи, шумы фактически заставляют вычислительную систему «забывать» почти все предыдущие шаги расчётов и хранить информацию только о нескольких последних операциях. Количество таких операций логарифмически зависит от числа кубитов в компьютере.
Это существенно ограничивает перспективы применения NISQ-компьютеров, особенно при решении задач квантовой химии и оптимизации квантовых алгоритмов, подытожили физики.
