Квантовые компьютеры чрезвычайно чувствительны к помехам любого рода — электромагнитным, механическим и температурным. Для борьбы с ними квантовые системы помещают на прочное основание, экранируют и охлаждают до температур около абсолютного нуля. Но даже такая запредельная защита не избавляет от ошибок — первейших врагов запускаемых алгоритмов. Обойти проблему можно двумя способами: физически и алгоритмически. Компания IBM выбрала второй путь.
Источник изображения: IBM
Как доказали специалисты Google, полностью отказоустойчивый квантовый компьютер можно создать в том случае, если каждый логический кубит, состояния которого используются для выполнения расчётов, будет поддержан массивом из 1000 физических кубитов, исправляющих его ошибки. Тем самым для создания универсального квантового компьютера, имеющего прикладную ценность, необходима квантовая платформа из миллиона кубитов. Такое требование отдаляет время появления универсальной коммерческой квантовой системы на десятилетия, если не больше, с чем категорически не готовы мириться в компании IBM.
В IBM работают над алгоритмами и конфигурациями логических кубитов, которые позволят исправлять многочисленные ошибки кубитов с меньшими затратами на предназначенные для этого цепи. Так, ещё в начале этого лета вышла статья, в которой исследователи IBM доказывают практическую ценность квантовой платформы со 100+ кубитами на примере собственной системы на базе 127-кубитового процессора Eagle.
Сегодня IBM пошла ещё дальше. Специалисты компании научно обосновали возможность на порядок сократить необходимое для коррекции ошибок число физических кубитов. В этом помогут как новые алгоритмы, так и новая архитектура в конфигурации кубитов. По оценкам исследователей компании, новый подход потребует только 1/10 часть физических кубитов, используемых в настоящее время для исправления ошибок.
«Эти методы являются ступенькой на пути к миру отказоустойчивых вычислений, — рассказал исследователь IBM Сергей Бравый, — и этот новый ... код приближает этот мир. Это многообещающий результат, указывающий нам на то, где мы должны искать еще более совершенные коды, исправляющие ошибки».
В то же время исследователи признают: «Практическая коррекция ошибок — далеко не решённая проблема. Однако эти новые коды и другие достижения в данной области повышают нашу уверенность в том, что отказоустойчивые квантовые вычисления не просто возможны, а возможны без необходимости создания неоправданно большого квантового компьютера».