Группа физиков из Технологического университета Чалмерса представила новый подход к управлению бозонными квантовыми кодами, который позволяет выполнять защищённые от ошибок операции в квантовых компьютерах в тысячу раз быстрее. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, на которое ссылается SciTechDaily.

Обычно подготовка и контроль квантовых состояний с коррекцией ошибок требует тысяч повторяющихся сигналов или циклов управления. Новый метод, получивший название управление Флоке, позволяет выполнять те же операции всего за один цикл. Ведущий автор исследования Лэй Ду объясняет: «Наши результаты решают одну из главных проблем в этой области: как быстро и надёжно создавать и контролировать квантовые состояния с коррекцией ошибок, которые сыграют важную роль в будущих квантовых компьютерах».

Как работает новый подход

Основой метода является использование квантовых решётчатых вентилей — базовых операций, которые можно комбинировать для выполнения сложных задач с бозонными состояниями. Это позволяет не только существенно ускорить квантовые операции, но и повысить их устойчивость к внешним воздействиям. Соавтор исследования Танью Хуан сравнивает этот принцип с конструкторами Lego: «Вместо того чтобы собирать замок кирпичик за кирпичиком и рисковать ошибкой на каждом шаге, квантовые решётчатые вентили действуют как предварительно собранные модули Lego, которые можно соединять быстро и эффективно».

Защита информации и перспективы

Бозонные коды кодируют данные в микроволновых полях сверхпроводящих схем с помощью резонаторов, а не в отдельных кубитах. Это обеспечивает дополнительную защиту от электрических шумов, перегрева и даже космического излучения, которые обычно разрушают квантовые состояния. Разработанная технология особенно подходит для сверхпроводящих квантовых компьютеров. Исследователи уже работают над созданием собственной системы на 100 кубитах и готовят экспериментальную демонстрацию нового метода.

В будущем устойчивые к ошибкам квантовые вычисления могут стать основой для разработки новых лекарств, эффективных энергетических систем, а также совершенствования искусственного интеллекта, криптографии и логистики.