Эксперимент, проведенный исследователями из Google, показал, что с помощью правильно подобранных техник коррекции ошибок квантовые компьютеры могут выполнять вычисления с повышенной точностью. Пройдя стандартный тест на выборку случайных целей, квантовый процессор Willow на 105 кубитов за пять минут решил задачу, на которую лучшие суперкомпьютеры мира потратили бы 10 септильонов лет. Для понимания — это почти в квадрильон раз больше возраста Вселенной.
Современные квантовые компьютеры чрезвычайно подвержены помехам и не способны корректно работать без методов исправления ошибок. Кроме того, это значит, что время когерентности — сколько кубит может оставаться в суперпозиции, чтобы проводить вычисления — все еще недостаточное. Такая высокая чувствительность к помехам является главным барьером для масштабирования этих компьютеров. Поэтому прорыв ученых Google означает, что ошибки в квантовом компьютере будут снижаться в геометрической прогрессии, по мере добавления физических кубитов.
Специалисты компании применили технологию логических кубитов, носителей квантовой информации, пойманных внутрь решетки из физических кубитов. Все физические кубиты в одном логическом кубите являются носителями одних и тех же данных. Другими словами, если работа одного из кубитов будет нарушена, вычисления продолжатся, пишет Nature.
«То, что мы смогли сделать в области коррекции квантовых ошибок, очень важное достижение — для научного сообщества и для будущего квантовых вычислений. Теперь мы можем сделать систему, которая работает ниже порога исправления квантовых ошибок», — сказал Джулиан Келли, директор Google Quantum AI.
Есть система остается ниже этого порога, можно увеличивать количество кубитов у квантовых компьютеров, а ошибки продолжат сокращаться, пояснил он. Над решением этой задачи ученые бились на протяжении последних 30 лет, когда ее поставил в середине 90-х Питер Шор.
Следующая цель команды Келли — продемонстрировать практическую пользу современных квантовых процессоров. В самой компании Google отмечают, что для создания практически полезных квантовых компьютеров уровень ошибок должен быть гораздо ниже, чем тот, который демонстрирует Willow. Чип, способный выполнять коммерческие приложения, должен появится до конца этого десятилетия.
Профессор Алан Вудворд, эксперт по вычислительной технике из Университета Суррея, утверждает, что хотя квантовые компьютеры будут лучше справляться с целым рядом задач, чем нынешние «классические» компьютеры, но не заменят их. По его мнению, не следует преувеличивать значимость Willow, основываясь на результатах одного теста.
Параллельно с Google Quantum AI другие группы и компании тестируют альтернативные подходы, например ионные ловушки и фотонные системы. Многие ученые проводят параллели с развитием классических компьютеров, которые за несколько десятилетий превратились из устройств с единичными транзисторами в чипы, содержащие миллиарды компонентов. Аналогичный процесс, по мнению исследователей, ожидает и квантовые системы.
Источник
