Naukowcy z Australii poinformowali o opracowaniu „trójwymiarowych” kodów korekcji błędów topologicznych do obliczeń kwantowych. Zaproponowany przez nich schemat wykorzystuje do korekty mniejszą liczbę kubitów fizycznych na kubit logiczny. Innowacja obiecuje przyspieszyć pojawienie się „kwantowych dysków twardych” – magazynów stanów kwantowych do obliczeń o niewyobrażalnym poziomie wydajności.
Jak wiadomo, czas koherencji kubitów – czas retencji splątanych stanów kwantowych – jest bardzo krótki ze względu na ich dużą niestabilność. A jeśli niezwykle trudno jest poradzić sobie z fizyką, wówczas operacje korekcji błędów mogą pomóc w przeprowadzeniu bezbłędnych obliczeń. Klasyczne komputery pokazały to całkiem przekonująco. Jednak w przypadku operacji na kubitach wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane – wymagają one własnych kodów i mechanizmów korekcyjnych.
Tradycyjną metodą korygowania błędów w obliczeniach kwantowych jest tzw. kod topologiczny lub kod powierzchniowy, który ma również inne nazwy. Jest to rodzaj tabeli lub macierzy, która wymaga fizycznej lub obwodowej implementacji kubitów logicznych z kilku fizycznych. Idealnie, do bezbłędnego działania każdego kubitu logicznego potrzeba 1000 kubitów fizycznych, ale przy użyciu tego podejścia nie można zbudować skalowalnej platformy obliczeń kwantowych.
Naukowcy z Australii postawili sobie za zadanie odejście od tradycyjnego kodu powierzchniowego i stworzenie jego trójwymiarowego odpowiednika, który ułatwiłby stworzenie komputera kwantowego lub symulatora z wydajniejszą korekcją błędów i oszczędnym wykorzystaniem fizycznych kubitów. Jak niedawno donieśli w czasopiśmie Nature Communications, udało im się.
„Nasza proponowana architektura kwantowa wymagałaby mniejszej liczby kubitów, aby stłumić więcej błędów, uwalniając więcej do przydatnego przetwarzania kwantowego” – stwierdził w oświadczeniu główny autor Dominic Williamson, badacz z Nano Institute i School of Physics na Uniwersytecie w Sydney Instytut i Szkoła Fizyki).
„Postęp ten ma kluczowe znaczenie dla rozwoju skalowalnych komputerów kwantowych, ponieważ pozwala nam tworzyć bardziej kompaktowe systemy pamięci kwantowej” – czytamy w streszczeniu pracy. „Dzięki obniżeniu kosztów fizycznych kubitów wyniki torują drogę do stworzenia bardziej kompaktowego „kwantowego dysku twardego” — wydajnego systemu pamięci kwantowej, zdolnego do niezawodnego przechowywania ogromnych ilości informacji kwantowych”.
