Теоретичний ярлик може пришвидшити певні операції в захищеному квантовому стані більш ніж у тисячу разів, даючи збуренням менше часу для пошкодження інформації.
Перш ніж квантові комп’ютери зможуть допомогти відкрити ліки або покращити енергетичні системи, вони повинні виконувати обчислення надійно. Один багатообіцяючий підхід, який називається бозонними квантовими кодами, зберігає інформацію в станах, захищених від певних помилок. Підготовка до такої ситуації та її моніторинг може бути повільним процесом, що дасть зловмиснику більше часу для доступу до захищеної інформації.
Дослідники з Технологічного університету Чалмерса у Швеції розробили теоретичний метод, який може зробити деякі з цих операцій більш ніж у тисячу разів швидшими. Швидкість означає створення та контроль захищених квантових станів, завдання, необхідне для підвищення надійності квантових обчислень.
«Наші результати спрямовані на вирішення однієї з основних перешкод у цій галузі: як швидко й надійно створювати та контролювати квантові стани з виправленням помилок, які можуть відігравати важливу роль у майбутніх квантових комп’ютерах», — говорить Лей Ду, дослідник прикладної квантової фізики в Чалмерсі та провідний автор дослідження в публікації. Листи про фізичний огляд.
З тисячі циклів до одного
Метод заснований на квантових гратах, універсальному наборі елементарних квантових операцій, нещодавно запропонованому тією ж командою. Дослідники можуть комбінувати ці основні операції для виконання більш складних завдань, пов’язаних із бозонними станами.
«Ви можете думати про це як про будівництво гігантського замку Lego. Замість того, щоб збирати цеглинку за цеглинкою та ризикувати помилками, квантові ґратчасті ворота діють як готові модулі Lego, які можна швидко й ефективно з’єднати», — говорить Тангіоу Хуанг, дослідник квантових технологій у Чалмерсі та співавтор дослідження.
Новий метод реалізує ці ворота за допомогою керування Флоке, яке керує квантовою системою за допомогою повторюваних сигналів керування. Кожне повне повторення називається циклом руху.
«Наш метод показує, що серія квантових операцій у бозонному стані може бути виконана в одному циклі приводу, а не в кількох тисячах циклів, які були необхідні раніше. Це робить операцію як швидшою, так і ефективнішою, а також знижує ризик пошкодження інформації до завершення процесу. Це важливий крок до усунення комп’ютерних помилок».
Відмовостійкі комп’ютери можуть надійно продовжувати обчислення, незважаючи на помилки. Ця здатність необхідна для передбачуваних застосувань у криптографії, штучному інтелекті та логістиці, а також для відкриття ліків та дослідження енергії, які згодом можуть підтримувати квантові комп’ютери.
Зберігання квантової інформації за межами окремих кубітів
Бозонні коди забезпечують захист через спосіб зберігання інформації. Вони можуть використовувати мікрохвильові або оптичні резонатори, пристрої, що накопичують електромагнітні хвилі.
«Замість того, щоб зберігати квантову інформацію в окремих кубітах, бозонні коди кодують інформацію в мікрохвильових полях, що містяться в надпровідних ланцюгах. Було показано, що цей підхід забезпечує сильніший захист від певних типів помилок», — пояснює Тангу Хуан.
Серед можливих джерел помилок – електричний шум, космічне випромінювання та перегрів. Звичайні комп’ютери також схильні до обчислювальних помилок, але встановлені методи дозволяють їх швидко виявити та виправити. Квантова корекція помилок повинна мати справу з чутливістю компонентів, що містять інформацію.
«Будівельні блоки квантових комп’ютерів, відомі як кубіти, настільки чутливі, що навіть найменше збурення може викинути квантовий стан за межі мети, що призведе до втрати даних. Якщо накопичиться надто багато помилок, перш ніж їх виправити, обчислення можуть вийти з ладу», — каже Лей Ду.
Надпровідні схеми забезпечують випробувальний полігон
Запропонований метод особливо підходить для квантових обчислень, які є однією з провідних платформ, розроблених для великомасштабних обчислень. Чалмерс використовує цю технологію для створення 100-кубітного квантового комп’ютера. Експериментальна демонстрація нового методу контролю ще попереду.
«Головна перевага нашого підходу полягає в тому, що його можна реалізувати за допомогою існуючих платформ квантових надпровідних схем. Ми вже обговорюємо можливі експериментальні застосування з колегами Чалмерса і сподіваємося побачити демонстрацію цього методу найближчим часом», — говорить Тангіоу Хуанг.
Довідка: “Одноциклове керування потоком бозонних кодів із квантовими вентилями” Тангіоу Хуан, Лей Ду та Лінчжень Го, 3 серпня 2026 р. Листи про фізичний огляд.
DOI: 10.1103/tnb8-3m8m
Дослідження фінансувалося Національним фондом природничих наук Китаю (NSFC), Центром квантових технологій Валленберга (WACQT) і Фондом Кнута та Аліси Валленбергів.
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
