Квантові комп’ютери існують, але їхня нестабільність є серйозною проблемою для практичного застосування. Високий рівень помилок нині не дозволяє цій революційній технології розкрити весь свій потенціал. Однак нещодавні наукові досягнення дозволяють припустити, що рішення можуть бути досягнуті найближчим часом.
Проблема квантових помилок
Звичайні комп’ютери також схильні до помилок, але добре відомі методи резервування дозволяють їх виправляти. У квантовій механіці ситуація ускладнюється: інформацію не можна дублювати, тому корекція помилок покладається на розподіл даних між заплутаними кубитами (квантовим еквівалентом бітів). Ці групи кубитів називаються логічними кубитами, і оптимізація їх побудови є ключовим завданням.
Основна проблема полягала у великій кількості фізичних кубітів, необхідних для створення одного надійного логічного кубіту, що робило квантові комп’ютери дорогими та складними у виготовленні. Але прориви змінюють цю ситуацію.
Нові підходи до зниження помилок
Дослідники з Міжнародної квантової академії в Китаї нещодавно продемонстрували, що тільки два надпровідні кубіти, об’єднані з резонатором, можуть створити більший, стабільніший кубит, який самокоректує помилки. Більше того, три такі кубіти можна заплутати, щоб створити обчислювальну потужність, не вносячи нових помилок.
Роберт Шелкопф з Єльського університету зазначає: «Це дуже цікавий час у сфері корекції помилок. Вперше теорія і практика справді стикаються». Його команда також показала, що основні квантові операції можна виконувати із надзвичайно низьким рівнем помилок – із ймовірністю однієї помилки на мільйон операцій.
Багаторівневий захист та оптимізовані алгоритми
Навіть з урахуванням цих покращень деякі помилки неминуче будуть прослизати. Аріан Везвае з Quantum Elements та його колеги протестували багаторівневий підхід: підтримка активності кубітів електромагнітними імпульсами запобігає пошкодженням та підтримує стабільну заплутаність.
Конкретний спосіб об’єднання кубитів також має значення. Давид Муньос Рамо з Quantinuum виявив, що високоточні обчислення (наприклад, визначення основного енергетичного стану молекули водню) вимагають більше, ніж базову корекцію помилок. Базових методів недостатньо.
Що це означає для майбутнього
Квантова корекція помилок все ще розвивається. Джеймс Вуттон із Moth Quantum каже: «Ми все ще знаходимося на етапі, коли дослідники з’ясовують, як усі частини корекції помилок складаються разом». Незважаючи на це, основи надійних квантових обчислень починають виявлятися.
Майбутнє квантових обчислень залежить від вирішення проблеми помилок. Інновації, що продовжуються, роблять це майбутнє більш ймовірним, хоча повністю безпомилкова робота залишається далекою метою.
