Эффективная квантовая коррекция ошибок с помощью кота Шредингера

Группа исследователей из Amazon Web Services предложила новый подход к квантовой коррекции ошибок, вдохновленный концепцией кота Шредингера. Они разработали так называемые бозонные кошачьи кубиты, которые обладают повышенной устойчивостью к определенным типам ошибок, что позволяет снизить аппаратные затраты на квантовые вычисления. Этот метод описан в статье, опубликованной в журнале Nature.

Квантовые компьютеры сталкиваются с проблемой ошибок, которые ограничивают их производительность и способность превосходить классические компьютеры.

Квантовая коррекция ошибок — это ключевой метод, который помогает минимизировать эти ошибки, распределяя информацию по нескольким кубитам. Однако традиционные подходы требуют использования большого количества дополнительных кубитов, что снижает общую эффективность системы.

Исследователи под руководством Харальда Паттермана предложили использовать бозонные «кошачьи кубиты», которые на аппаратном уровне устойчивы к ошибкам переворота бита, но более подвержены ошибкам переворота фазы. Это позволяет сосредоточиться на исправлении только одного типа ошибок, что упрощает конструкцию и требует меньше дополнительных кубитов.

В эксперименте с использованием сверхпроводящего квантового устройства исследователи продемонстрировали подавление ошибок с 1,75% до 1,65% за цикл, используя код коррекции ошибок с пятью кошачьими кубитами. Это значительное улучшение по сравнению с традиционными методами, которые требуют десятков дополнительных кубитов.

Результаты исследования показывают, что кошачьи кубиты могут стать эффективным инструментом для создания отказоустойчивых квантовых компьютеров.

Авторы отмечают, что предложенная система обладает потенциалом для масштабирования, но для достижения практической применимости необходима дальнейшая оптимизация производительности. Этот подход открывает новые возможности для развития квантовых вычислений, делая их более доступными и эффективными.