Учёные из Университета Дьюка доказали, что логический кубит может функционировать надёжнее своей наименее устойчивой составляющей. Результаты показали безошибочное считывание информации в 99,4% случаев.
Квантовые компьютеры обещают быть полезными в криптографии, моделировании, искусственном интеллекте и задачах, где нужны быстрые вычисления. Но сейчас ошибки в квантовых компонентах слишком часты для практического использования. Чтобы построить полноценный квантовый компьютер, сначала нужно создать надежную схему квантовой коррекции ошибок.
Американские исследователи объединили несколько кубитов в один логический кубит, способный обнаруживать и исправлять ошибки, а главное — предотвращать их распространение по системе. Без этого локальное исправление ошибок будет бесполезным: накопленные ошибки вызовут сбои в критических точках системы и последующие логические сбои.
Ученые в своем эксперименте использовали систему из 32 охлажденных лазером ионов иттербия-171, которые были захвачены над микрочипом в вакуумной камере при комнатной температуре. Каждое состояние контролировали с помощью лазера, превращая каждый ион в отдельный кубит.
Измерения показали, что созданный учеными логический кубит оказался более надежным, чем наименее точный этап его создания. Команде удалось успешно перевести логический кубит в начальное состояние и измерить его в 99,4% случаев, несмотря на то, что использовались шесть квантовых операций, каждая работающая только в 98,9% случаев. Без схемы коррекции эти операции приводили бы к правильному результату только в 93,6% случаев.
Логические кубиты, устойчивые к погрешностям, могут лечь в основу квантовых компьютеров, сочетающих надежность и достаточную масштабность для реального применения.
Статья с описанием результатов исследования опубликована в журнале Nature.