Новітня гібридна технологія прориває бар’єри квантових обчислень

Дослідники розробили новаторську гібридну техніку квантової корекції помилок, яка об’єднує дискретні та безперервні методи змінної.

Цей новий підхід підвищує відмовостійкість і ефективність квантових обчислень, пропонуючи до чотирьох разів порогове значення втрати фотонів і в 13 разів більшу ефективність використання ресурсів. Техніка, придатна для різних систем, включаючи оптичні, надпровідникові та іонні пастки, знаменує значний прогрес в архітектурі квантових обчислень.

Квантова корекція помилок

Значною проблемою в реалізації практичних квантових комп’ютерів є розробка технології «квантової корекції помилок». Ця технологія виправляє помилки в кубітах — фундаментальних компонентах квантових обчислень — запобігаючи погіршенню помилок під час обчислень. Без цієї корекції квантові комп’ютери не зможуть перевершити продуктивність традиційних комп’ютерів, і тому зусилля щодо просування цієї технології тривають у всьому світі.

Піонерські гібридні методи у квантових обчисленнях

У Корейському науково-технічному інституті (KIST) доктор Сун-Ву Лі та його команда з Дослідницького центру квантових технологій запровадили першу у світі гібридну квантову техніку корекції помилок. Цей новий метод працює як з дискретними змінними (DV), так і з безперервними змінними (CV), формуючи основу для відмовостійкої архітектури квантових обчислень.

Квантова корекція помилок реалізована за допомогою логічних кубітів, які бувають двох форм: DV і CV. Такі великі технологічні компанії, як IBM, Google, Quera та PsiQuantum, зосереджуються на підході DV, тоді як інші, зокрема Amazon (AWS) і Xanadu, віддають перевагу використанню CV. Кожен метод має власний набір сильних і слабких сторін, зокрема щодо складності та ефективності використання ресурсів.

Досягнення у відмовостійких квантових архітектурах

Дослідники KIST запропонували метод інтеграції виправлення помилок кубітів DV і CV, які раніше були розроблені окремо. Вони розробили відмовостійку архітектуру на основі гібридної технології та продемонстрували за допомогою чисельного моделювання, що вона поєднує в собі переваги обох методів, забезпечуючи ефективніші та ефективніші квантові обчислення та виправлення помилок. Зокрема, в оптичних квантових обчисленнях гібридний підхід може досягти порогу втрати фотонів у чотири рази вище, ніж існуючі методи, і може підвищити ефективність використання ресурсів більш ніж у 13 разів, зберігаючи той самий рівень частоти логічних помилок.

Наслідки для майбутніх технологій квантових обчислень

«Гібридна технологія квантової корекції помилок, розроблена в цьому дослідженні, може поєднуватися не тільки з оптичними системами, але також із надпровідниками та системами іонних пасток», — сказав доктор Джаехак Лі з KIST. «Це дослідження відкриває новий напрямок для розвитку квантових обчислень», — сказав доктор Сун-Ву Лі з KIST, який керував дослідженням. «Очікується, що гібридні технології, які об’єднують переваги різних платформ, відіграватимуть вирішальну роль у розробці та комерціалізації великомасштабних квантових комп’ютерів».

Стратегічне співробітництво покращує квантові дослідження

KIST підписав меморандум про взаєморозуміння (MOU) з Університетом Чикаго в березні минулого року для співпраці в дослідженні квантових технологій, залучаючи обидві установи та Сеульський національний університет. Дослідники оголосили про це важливе досягнення трохи більше ніж за рік завдяки міжнародній дослідницькій співпраці, демонструючи потенціал для розробки основних технологій, які стануть лідером у світі у висококонкурентній сфері квантових обчислень. KIST приймає міжнародний спільний дослідницький центр для розробки основних технологій для квантової корекції помилок з установами-партнерами, включаючи Чиказький університет, Сеульський національний університет і канадську компанію з квантових обчислень Xanadu.