Учёные из Финляндии заявили, что они сделали значительный шаг к созданию «устойчивых к ошибкам» квантовых компьютеров, достигнув рекордно низких уровней ошибок в прототипе квантового процессора. Это открытие может проложить путь к созданию более практичных и стабильных квантовых компьютеров.
В своём заявлении исследователи из IQM Quantum Computers сообщили, что их технология достигла прорыва в двух ключевых областях: точности операций между кубитами — основными единицами квантовой информации — и стабильности кубитов со временем.
Эти факторы определяют точность и долговечность квантовых операций в устройстве. Высокая точность между кубитами позволяет выполнять более точные вычисления и меньше ошибок. В то же время стабильность, или «когерентность», между кубитами гарантирует сохранение квантовой информации достаточно долго для выполнения вычислений.
Представители IQM заявили, что учёным удалось достичь 99,9% точности в операциях с двухкубитными воротами и установить новый рекорд по «времени релаксации кубита», то есть по времени, за которое кубит теряет своё квантовое состояние.
Эти достижения приближают создание устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров — когда ошибки в квантовых вычислениях исправляются автоматически, заявили представители IQM. Это стало особенно очевидно при тестировании квантовых ворот.
Квантовые ворота являются основными элементами квантовых схем, аналогично логическим воротам в классических компьютерах. Логические ворота — это цифровые переключатели, выполняющие роль «принятия решений» в компьютерах, используя двоичные данные (единицы и нули) для выполнения базовых операций.
Высокая точность в двухкубитных воротах играет ключевую роль в создании запутанных состояний — когда кубиты становятся взаимосвязанными таким образом, что состояние одного напрямую влияет на состояние другого, независимо от расстояния между ними. Квантовая запутанность является краеугольным камнем квантовой механики и тем, что Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии».
Для теста время когерентности измерялось по времени релаксации (T1) и времени дефазировки (T2). Эти параметры показывают, как долго кубит может сохранять своё квантовое состояние до возвращения в нормальное состояние и как долго кубит может оставаться синхронизированным с другими кубитами соответственно.
IQM зафиксировала значение T1 в 0,964 миллисекунды с возможным отклонением в 0,092 миллисекунды и значение T2 в 1,155 миллисекунды с вариацией в 0,188 миллисекунды. Это означает, что кубиты сохраняли свою информацию и квантовое состояние почти на протяжении 1 миллисекунды.
И хотя это может показаться небольшим значением, в мире квантовых операций оно весьма значительное, где типичное время когерентности часто измеряется в микросекундах. Например, 127-кубитный процессор Eagle от IBM может поддерживать время когерентности чуть более 400 микросекунд.
«Значимость этих результатов обусловлена тем фактом, что лишь очень немногие организации раньше достигали сопоставимых показателей производительности», — заявили представители IQM.
Если эта технология будет интегрирована в будущий квантовый процессор, она сможет использоваться в более сложных задачах, чем те, что решает текущий 20-кубитный квантовый компьютер IQM — самая мощная машина компании на сегодняшний день. Исследователи планируют изучить потенциальные приложения в таких областях, как машинное обучение, кибербезопасность, оптимизация маршрутов, моделирование квантовых датчиков и здравоохранение.
