Квантові обчислення стали в 1000 разів швидшими: що це означає

Дослідження, опубліковане в журналі Physical Review Letters, описує новий підхід до керування бозонними квантовими кодами. Раніше для підготовки та контролю захищених від помилок станів потрібні були кілька тисяч повторюваних сигналів або циклів керування. Метод під назвою управління Флоке скорочує цю процедуру до одного циклу.

«Наші результати вирішують одну з головних проблем у цій галузі: як швидко та надійно створювати й контролювати квантові стани з корекцією помилок, які відіграватимуть важливу роль у майбутніх квантових комп'ютерах», — каже Лей Ду, дослідник у галузі прикладної квантової фізики з Технологічного університету Чалмерса та провідний автор дослідження.

В основі методу — квантові ґратчасті вентилі, базові операції, з яких науковці складають складніші завдання для бозонних станів. Завдяки їм операції виконуються не лише швидше, а й стають стійкішими до зовнішніх перешкод.

«Це можна уявити як будівництво великого замку Lego. Замість того щоб збирати його цеглинка за цеглинкою і ризикувати припуститися помилки на кожному кроці, квантові ґратчасті вентилі діють як попередньо зібрані модулі Lego, які можна з'єднати швидко й ефективно», — додає Тан'ю Хуан, дослідниця квантових технологій з Технологічного університету Чалмерса та співавторка дослідження.

Бозонні коди захищають інформацію інакше, ніж звичайні кубіти: дані зберігаються в мікрохвильових полях усередині надпровідних схем за допомогою резонаторів. Такий підхід створює надійний захист від електричних шумів, перегріву та навіть космічного випромінювання, які зазвичай руйнують чутливі квантові стани.

Технологія найкраще підходить для надпровідних квантових комп'ютерів. Фахівці Чалмерського університету вже працюють над власною системою на 100 кубітів і готують експериментальну демонстрацію нового методу.

У перспективі стійкі до помилок квантові обчислення можуть прискорити розробку нових ліків, створення ефективних енергетичних систем, а також удосконалення штучного інтелекту, криптографії та логістики.

Що це означає для батьків і студентів

Поки що йдеться про фундаментальне дослідження, а не про пристрій, який можна купити. Але воно показує, у якому напрямі рухається галузь: від окремих експериментів до систем, здатних працювати стабільно. Для студентів, які цікавляться фізикою, інженерією чи інформатикою, це сигнал, що попит на фахівців із квантових технологій зростатиме. Для батьків — привід звернути увагу на гуртки та програми з фізики й математики, адже саме там формується база для таких досліджень.

Підсумок

Метод управління Флоке скорочує підготовку захищених квантових станів із тисяч циклів до одного. Розробка орієнтована на надпровідні квантові комп'ютери, а її практичну демонстрацію обіцяють найближчим часом.