Физики из Норвежского университета естественных и технических наук вместе с коллегами из Института Нильса Бора разработали метод сверхбыстрого измерения потери информации в квантовых компьютерах. Новая технология позволяет отслеживать утечку данных в реальном времени и поможет решить главную проблему нестабильности квантовых вычислений. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review X.
Квантовые компьютеры обладают колоссальным вычислительным потенциалом, способным перевернуть современную криптографию и науку. Однако их практическое применение жестко ограничивается нестабильностью оборудования: информация, хранящаяся в квантовых битах (кубитах), имеет свойство непредсказуемо и быстро исчезать.
Долгие годы инженеры не могли даже достаточно точно зафиксировать сам момент потери этих данных. В современных сверхпроводящих кубитах время жизни информации постоянно колеблется совершенно случайным образом. Не имея надежной возможности оперативно отследить эти флуктуации, физики не могли выявить коренные причины деградации систем и как-то компенсировать сбои аппаратуры.
Главным достижением научной команды стало радикальное ускорение процесса диагностики. Если раньше на контрольное измерение времени жизни квантовой информации уходила примерно одна секунда — целая вечность по меркам скоростей микромира, то новый передовой алгоритм справляется с задачей всего за 10 миллисекунд. Ускорение более чем в сто раз позволило ученым наблюдать за поведением кубитов практически в режиме реального времени.
Такая скорость считывания наконец позволяет улавливать тончайшие и сверхбыстрые изменения в системе, которые ранее оставались абсолютно незаметными для медленных датчиков. Физики получили инструмент, позволяющий воочию увидеть, как именно и под воздействием каких факторов стирается квантовая память прямо в процессе работы компьютера. В будущем открытие поможет создать эффективную защиту от помех.
Разработанный метод кардинально меняет подход к проектированию и тонкой калибровке новейших квантовых процессоров. Понимая скрытые микроскопические процессы, жестко ограничивающие производительность железа, инженеры смогут создавать более стабильные и надежные архитектуры.
Ранее Наука Mail рассказывала, что современные сложные квантовые системы склонны забывать начальные вычисления по мере работы.
