Американский университет Райса сообщил о новом исследовании, посвященном главной проблеме квантовых вычислений — шуму. Крошечные возмущения среды и ошибки оборудования делают квантовые устройства крайне нестабильными. На этой стадии развития они известны как NISQ, то есть «шумные квантовые компьютеры среднего масштаба».
В классическом компьютере биты — нули и единицы — читаются однозначно. В квантовом компьютере информация хранится в виде квантовых состояний, то есть множественных вероятностей. При измерении это состояние коллапсирует, и результат оказывается случайным. Чтобы восстановить картину целиком, используется метод томографии квантового состояния, сопоставимый с медицинским сканированием, когда из множества срезов складывается изображение органа.
Однако шум искажает такие измерения. Раньше его моделировали как случайный или равномерный, но команда Райса представила иную модель. Она учитывает не только ошибки среды, но и умышленное вмешательство. Авторы показали: для хаотических состояний, напоминающих «чистый шум», обучение невозможно. Но для большого класса структурированных состояний, которые и применяются в реальных алгоритмах, точность можно сохранить даже при злонамеренных искажениях.
Исследование опирается на классические статистические методы. Оно показывает, что многие «квантовые» сложности уходят корнями в математику и алгоритмику. Такой междисциплинарный подход, где физика сочетается со статистикой и машинным обучением, открывает новые возможности для разработки надежных квантовых технологий.
Перспектива ясна: чтобы выйти за рамки стадии NISQ, нужны как усовершенствованные материалы для «тихого» оборудования, так и алгоритмы, устойчивые к шуму. Работа команды Райса — шаг к тому, чтобы квантовые компьютеры стали не только мощными, но и по-настоящему надежными.
Ранее Наука Mail рассказала о дерзкой идее квантового бессмертия, выросшей из многомировой интерпретации.
