Квантовые вычисления выполняются посредством цепочки базовых операций — так называемых квантовых вентилей, аналогов логических вентилей классических вычислительных машин. Для работы квантового компьютера необходимо, чтобы все квантовые вентили были очень точными. Вероятность ошибки должна быть ниже порогового значения, обычно от 0,1% до 1%. Только тогда методы исправления ошибок будут функционировать достаточно успешно и обеспечат надежные вычисления с компонентами с высоким уровнем шумов.

Исследователи из QuTech, Научно-исследовательского института квантовых технологий Делфтского технического университета (Нидерланды), продемонстрировали высокоточный универсальный набор квантовых вентилей на основе алмазного квантового чипа. Они использовали систему из двух кубитов, один из которых образован электронным спином дефекта в алмазе, а другой — его ядерным спином.

Каждый тип вентиля в этой двухкубитной системе работает с погрешностью менее 0,1%, а лучшие вентили ошибаются с вероятностью 0,001%.

Разработчики испытали новые устройства, запустив алгоритм с большой последовательностью квантовых вентилей. После 800 операций результат можно было точно предсказать исходя из понимания работы отдельных вентилей, что указывает на то, что операции с вентилями стали точными и ясными, пишет Phys.

Хотя точные универсальные вентили — важное условие надежных квантовых компьютеров, до реализации крупномасштабных вычислений еще далеко. «Наша демонстрация была на двухкубитной системе и с использованием дефекта определенного типа, — сказал Тим Тамино, руководитель проекта. — Ключевой задачей является поддержание и дальнейшее улучшение качества вентиля при переходе к интегральной оптике и электронике в масштабе чипа и значительного увеличения количества кубитов».

Осенью прошлого года о разработке квантовых вентилей с точностью 99,98% сообщили японские ученые. По производительности они значительно превышают возможности современных устройств.