Шведські науковці з Технологічного університету Чалмерса створили новий теоретичний метод, який здатний прискорити створення та контроль захищених квантових станів у понад 1000 разів. Це відкриття розв’язує одну з найскладніших проблем сучасної фізики – високу чутливість квантових систем до помилок.
Згідно з дослідженням, яке фізики опублікували в науковому журналі Physical Review Letters, команда дослідників розробила унікальний підхід для керування бозонними квантовими кодами. Традиційно підготовка та контроль захищених від помилок станів вимагає кількох тисяч повторювальних сигналів або циклів керування. Новий метод під назвою управління Флоке дозволяє виконувати ті самі операції всього за один цикл, пише 24.
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.
Новий метод базується на використанні квантових ґратчастих вентилів – базових елементарних операцій, які науковці комбінують для виконання складних завдань з бозонними станами. Завдяки цьому квантові операції відбуваються не лише значно 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, дослідник квантових технологій з Технологічного університету Чалмерса та співавтор дослідження.
Бозонні коди забезпечують захист завдяки особливому способу збереження інформації. Науковці кодують дані у мікрохвильових полях всередині надпровідних схем за допомогою резонаторів, а не в окремих кубітах. Це дає надійну броню від електричних шумів, перегріву та навіть космічного випромінювання, які зазвичай руйнують чутливі квантові стани.
Розроблена технологія ідеально підходить для надпровідних квантових комп’ютерів. Наразі фахівці з Технологічного університету Чалмерса вже створюють власну систему на 100 кубітів і готують експериментальну демонстрацію нового методу. У майбутньому стійкі до помилок квантові обчислення допоможуть розробляти нові ліки, створювати ефективні енергетичні системи, а також вдосконалювати штучний інтелект, криптографію та логістику.
