Китайский квантовый компьютер превосходит решения Google

Основной проблемой квантовых вычислений считается неизбежное возникновение ошибок в процессе вычислений. Борьба с ними ведется различными методами: аппаратными, программными и их комбинацией. Группа китайских ученых продемонстрировала новый подход к квантовой коррекции ошибок, основанный на микроволновом излучении. Это позволяет квантовым машинам выполнять крупномасштабные вычисления. Новый метод превосходит по эффективности и практичности решение, предложенное специалистами Google.

Одна из стратегий исправления ошибок в квантовых компьютерах предполагает добавление дополнительных кубитов для распределения информации между несколькими кубитами. Действительно, это приводит к парадоксальному увеличению вероятности внесения большего количества ошибок в расчеты. Ученые пытаются определить критическую точку или порог исправления ошибок и остановиться на них. Только когда расчеты не превышают этот порог, исправление ошибок полезно, поскольку оно повышает стабильность системы. Выше этого исправление ошибок вносит больше ошибок, чем устраняет. Для масштабирования любого подхода к квантовым вычислениям коррекция ошибок должна оставаться ниже этого порога.

США и Китай, лидеры в области квантовых вычислений, используют наиболее распространенный подход к исправлению ошибок — поверхностный код. В 2022 году исследователи USTC под руководством квантового физика Пан Цзяньвэя из Китайского университета науки и технологий продемонстрировали принципиальную возможность создания минимального блока исправления ошибок: логического кубита с кодовым расстоянием 3. В следующем году Google улучшила этот результат, достигнув исправления ошибок с кодовым расстоянием 5. Ранее в этом году квантовый процессор Google Willow создал логический кубит с кодовым расстоянием 7, продемонстрировав, что добавление кубитов экспоненциально уменьшает ошибку. ставка.

Однако подход Google накладывает серьезные ограничения на конструкцию чипов и усложняет проводку при сверхнизких температурах, сообщает SCMP, по словам ученых из команды Пана. Они сами внедрили полностью микроволновый метод уменьшения ошибок вместо аппаратного управления. И они создали логику с интервалом кода 7, аналогичную кубиту Google.

При этом коэффициент подавления ошибок достигает 1,4. Таким образом, увеличение размера коррекции ошибок действительно снижает частоту ошибок и показывает возможность крупномасштабных квантовых компьютеров.

Более того, микроволновый подход не накладывает ограничений, присущих аппаратному методу на квантовом чипе. Поскольку микроволновые сигналы можно мультиплексировать и передавать по одному и тому же проводу, этот подход снижает затраты на оборудование и сложность проводки, что делает создание масштабируемых квантовых компьютеров более реалистичным. Другими словами, результаты показывают, что создание отказоустойчивых квантовых компьютеров с миллионами кубитов в принципе осуществимо.