Международная группа исследователей из Университета Массачусетса в Амхерсте совершила ключевой прорыв на пути к созданию коммерческих квантовых компьютеров. Учёным впервые удалось преодолеть так называемый «уровень безубыточности» — точку, после которой квантовая система тратит на исправление ошибок меньше энергии и ресурсов, чем приобретает от защиты информации.
Главной проблемой современной квантовой индустрии является экстремальная хрупкость кубитов (квантовых битов). Из-за теплового шума, электромагнитных наводок и малейших флуктуаций окружающей среды они быстро теряют свои квантовые свойства и разрушаются. Физики называют этот процесс декогеренцией.
До сих пор для борьбы со сбоями использовалась активная коррекция: учёные создавали сложные внешние алгоритмы, которые непрерывно сканировали систему. Однако эти проверки сами по себе вносили дополнительные помехи, требуя объединения тысяч кремниевых кубитов ради стабильной работы одного логического элемента.
Новый подход американских физиков полностью меняет концепцию. Авторы работы объединили сверхпроводящие кубиты со специально спроектированными микроволновыми резонаторами. Внутри этой системы возникли уникальные квантовые состояния диссипации, которые работают как физический фильтр.
Вместо внешнего вмешательства кубит использует законы квантовой оптики и за счёт внутренней архитектуры сбрасывает лишнюю энергию ошибки обратно в резонатор. Процесс самоочищения происходит автономно и непрерывно на фундаментальном физическом уровне.
Эксперимент показал, что время жизни защищённого логического кубита выросло ровно в два раза по сравнению с аналогичными системами без пассивной фильтрации. Физикам удалось доказать, что квантовое железо способно эффективно защищать само себя от разрушения.
Открытие позволит разработчикам квантовых процессоров отказаться от создания громоздких и энергозатратных систем активного контроля. Это значительно ускорит масштабирование технологий и приблизит момент создания отказоустойчивых суперкомпьютеров, способных за секунды моделировать новые лекарства, сложные химические материалы и криптографические алгоритмы.
Читать далее:
Обложка:
The post appeared first on .