Установлен новый рекорд точности квантовых вычислений
Представьте, что вероятность ошибки в квантовой операции настолько мала, что сравнима с шансом выиграть джекпот в лотерее или стать жертвой редчайшего природного явления. Физики Оксфордского университета совершили прорыв, установив новый мировой рекорд точности управления кубитом: всего 0,000015% ошибок, или одна ошибка на 6,7 миллиона операций.
Это не просто улучшение предыдущего показателя — это качественный скачок, приближающий нас к эре практических квантовых компьютеров, способных решать задачи, недоступные даже для самых мощных классических суперкомпьютеров.
Исследователи под руководством профессора Дэвида Лукаса использовали захваченный ион кальция в качестве кубита, но вместо традиционного лазерного управления применили микроволновые сигналы. Этот подход оказался не только стабильнее, но и дешевле, проще в интеграции и не требовал экстремальных условий, таких как криогенные температуры или магнитное экранирование.
Значение для квантовых технологий
- Снижение барьеров для коррекции ошибок. Современные квантовые алгоритмы требуют миллионов операций, и даже малая вероятность ошибки накапливается, делая вычисления бесполезными. Новый метод сокращает необходимое количество кубитов для коррекции ошибок, упрощая архитектуру будущих квантовых компьютеров.
- Практические преимущества. Микроволновое управление упрощает масштабирование, снижает стоимость и повышает надежность систем. Это критически важно для коммерциализации технологии, что подтверждается успехом стартапа Oxford Ionics, основанного участниками исследования.
- Применение за пределами вычислений. Точное управление кубитами полезно в квантовых часах и сенсорах, открывая новые возможности в метрологии и фундаментальной науке.
Вызовы и перспективы
Несмотря на успех, ключевая проблема остается: двухкубитные операции пока далеки от такой точности (лучшие показатели — 1 ошибка на 2000 операций). Дальнейшие исследования должны сосредоточиться на их улучшении, чтобы создать полноценный отказоустойчивый квантовый компьютер.
Работа оксфордской группы — не просто академический рекорд, а важный шаг к практическим квантовым технологиям. Она демонстрирует, что даже в сложных системах можно достичь почти идеальной точности, минимизируя ресурсозатраты. Хотя до массовых квантовых компьютеров еще далеко, такие достижения делают будущее, где они станут реальностью, все ближе.
Исследование проведено командой под руководством Молли Смит и профессора Лукаса при участии ученых из Университета Осаки. Результаты опубликованы в Physical Review Letters — одном из самых престижных журналов по физике.