Впервые в истории ученым удалось продемонстрировать один из самых загадочных и ключевых процессов в квантовых вычислениях — дистилляцию магических состояний — на логических кубитах.
Революционное достижение открывает путь к созданию отказоустойчивых квантовых машин, способных выполнять вычисления, с которыми не справится ни один классический суперкомпьютер. Процесс дистилляции магических состояний был предложен еще 20 лет назад, и с тех пор рассматривался как необходимый этап на пути к полноценной реализации потенциала квантовых алгоритмов. Однако все это время он оставался недостижимым для логических кубитов — высокоуровневых структур, которые объединяют множество физических кубитов для повышения точности вычислений.
Магические состояния — это особые квантовые состояния, которые заранее подготавливаются и затем используются в сложнейших алгоритмах. Без них невозможен доступ к экзотическим свойствам квантовой механики, например, к параллельной обработке данных. До недавнего времени такие состояния удавалось дистиллировать только на уровне обычных физических кубитов, которые подвержены ошибкам и шуму. Однако ученым важно было задействовать логические кубиты — только они могут обнаруживать и исправлять ошибки, что позволяет квантовому компьютеру надежно работать с длительными и сложными расчетами.
Команда из компании QuEra сообщила о первой в мире успешной дистилляции магических состояний на логических кубитах. При помощи квантового компьютера на нейтральных атомах Gemini, исследователи преобразовали пять несовершенных магических состояний в одно очищенное — этот процесс, как метко выразился представитель компании Юваль Богер, аналогичен перегонке сырой нефти в топливо. Эксперимент был проведен на логических кубитах с различными степенями защищенности — так называемыми расстояниями (Distance-3 и Distance-5), которые отражают способность системы обнаруживать и исправлять ошибки. Чем выше такое расстояние, тем надежнее логический кубит.
Квантовые вычисления страдают от высокой чувствительности к помехам — от тепловых флуктуаций до электромагнитных возмущений. Физические кубиты совершают ошибку примерно в каждом тысячном действии, тогда как в классических компьютерах сбои случаются в одном случае на миллион миллионов. Именно поэтому логические кубиты и механизмы коррекции ошибок являются краеугольным камнем для практического внедрения квантовых вычислений. Ранее квантовые компьютеры были способны выполнять лишь базовые операции — так называемые «Клиффорд-гейты», которые можно имитировать и на обычных компьютерах. Для реального превосходства над классическими системами требуются неклиффордовы операции, выполнение которых возможно только с использованием высококачественных магических состояний.
Дистиллированное магическое состояние оказалось более точным, чем любое из исходных, а значит, процесс действительно работает и делает возможным запуск полноценных квантовых программ на логических кубитах с высокой степенью защиты. По словам одного из авторов работы, Серджио Канту, это не просто техническое достижение, а необходимое условие для построения масштабируемых и полезных квантовых машин.
#КуZбасс #ZаРодину #ZаПобеду #ЗаРоссию #ZаМир #kuZinfoZaПобеду #куZинфоZаПобеду #куZинфоЗАпобеду #ZаПрезидента #ZаПутина #ZaPutina
Официальные аккаунты КузИнфо.ру в соцсетях: Одноклассники, ВКонтакте, X - KuzInfo, Яндекс Дзен, Rutube
