«Традиционно применяемый поверхностный код хорошо подходит для сверхпроводниковых процессоров, но с ростом уровня защиты требует все больше физических кубитов. Существуют более эффективные коды коррекции, однако они несовместимы с локальной архитектурой. Мы показали, что динамическая переадресация вспомогательных кубитов может позволить адаптировать такие схемы к существующим процессорам», — пояснил научный сотрудник НИТИУ МИСИС Илья Симаков, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают ученые, все уже существующие и разрабатываемые квантовые компьютеры представляют собой устройства, состоящие из нескольких десятков или сотен квантовых битов, способных совершать тысячи логических операций с небольшим, но ненулевым числом ошибок. Эти сбои в большинстве случаев возникают в результате действия различных помех и случайных факторов, нарушающих квантовое состояние кубитов.
Для исправления этих ошибок в работе квантовых компьютеров ученые разрабатывают различные методы кодирования квантовой информации, при котором некоторые кубиты используются как вспомогательные для обнаружения и исправления этих сбоев. В целом, этот подход уже позволил добиться устойчивой и несущей пользу коррекции ошибок в опытах физиков из США и Китая, однако во многих случаях эти алгоритмы оказались совместимы лишь с некоторыми машинами.
В частности, в сверхпроводниковых процессорах применение ряда эффективных кодов затруднено тем, что в них кубиты напрямую взаимодействуют только с ближайшими соседями, а не со всей системой. Российские исследователи из НИТУ МИСИС, Российского квантового центра, МФТИ и «Сколтеха» нашли способ обойти это ограничение без усложнения архитектуры, для чего ученые разработали подход, который позволяет «перемещать» вспомогательные кубиты по схеме процессора, организуя взаимодействие между удаленными элементами.
Исследователи испытали этот подход на сверхпроводниковом квантовом процессоре, работающем в НИТУ МИСИС. Эти опыты подтвердили возможность использования «шагающих кубитов», как назвали эти вспомогательные блоки Симаков и его коллеги, для эффективной коррекции ошибок на сверхпроводниковых вычислительных системах. Как надеются ученые, это ускорит и упростит разработку и внедрение подобных систем исправления случайных сбоев в сверхпроводниковые квантовые компьютеры.
