МОСКВА, 9 декабря. /ТАСС/. Специалисты лаборатории квантового искусственного интеллекта компании Google заявили о том, что им удалось достичь того уровня коррекции ошибок в работе недавно созданного квантового процессора Willow, который позволяет достичь «устойчивого» исправления случайных сбоев при наращивании числа квантовых ячеек памяти. Результаты опытов ученых были опубликованы в статье в научном журнале Nature.
«Проведенные нами тесты алгоритмов коррекции ошибок на процессоре Willow показали, что каждое увеличение размера логических кубитов, используемых в работе алгоритмов коррекции ошибок, приводит к тому, что частота возникновения ошибок падает примерно наполовину. Аналогичным образом удваивается время жизни кубитов, которое в 2,4 раза превышает аналогичный показатель для физических ячеек памяти», — пишут исследователи.
Группа ученых под руководством Хармута Невена, главы лаборатории квантового искусственного интеллекта в Google, уже долгое время работает над практической реализацией алгоритмов квантовой коррекции ошибок. Многие физики предполагают, что дальнейшее развитие квантовых компьютеров потребует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе.
Подобные сбои неизбежно возникают в работе кубитов, квантовых ячеек памяти и примитивных вычислительных блоков, в результате их взаимодействия с объектами окружающего мира. Эти случайные сбои в работе квантовых компьютеров можно подавить, если использовать для расчетов так называемые логические кубиты, виртуальные квантовые ячейки памяти, состоящие из множества соединенных друг с другом физических кубитов.
Устойчивая коррекция ошибок.
Для достижения «устойчивой» коррекции ошибок при помощи логических кубитов необходимо, чтобы наращивание числа физических ячеек памяти в подобных виртуальных квантовых ячейках стабильно уменьшало вероятность возникновения случайных ошибок. Для этого требуется, чтобы ошибки в работе составляющих их физических кубитов возникали реже некоторого критического порога.
Специалистам Google впервые удалось продемонстрировать достижение этого порога на практике в ходе опытов с недавно созданным квантовым процессором Willow, который включает в себя 105 высококачественных сверхпроводящих кубитов. Используя эту машину, ученые проанализировали то, как часто возникают ошибки в работе логических кубитов, содержащих в себе 17, 49 и 97 физических ячеек памяти.
Проведенные ими замеры показали, что каждое расширение размеров логических кубитов приводило к снижению частоты появления случайных ошибок в их работе в 2,14 раза, а также к существенному увеличению времени жизни ячеек памяти. В результате этого самые «объемные» логические кубиты жили в среднем в 2,4 раза дольше, чем их базовые блоки, что значительно расширяет их практическую применимость.
По оценкам ученых, расширение числа физических кубитов в одном логическом блоке до отметки в 1,68 тыс. приведет к тому, что квантовый компьютер будет совершать около одной ошибки в час. Это вплотную приблизит человечество к созданию квантовых компьютеров, способных вести вычисления неограниченно долгое время, подытожили исследователи.
