Одна из стратегий коррекции ошибок в квантовых вычислениях подразумевает добавление дополнительных кубитов для распределения информации между несколькими кубитами. Правда, он приводит к тому, что вероятность внесения большего количества ошибок в вычисления парадоксальным образом увеличивается. Ученые пытаются определить и остановится на критической точке, или пороге коррекции ошибок. Только когда вычисления не превышают этот порог, коррекция ошибок приносит пользу, поскольку повышает стабильность системы. Выше него коррекция привносит больше ошибок, чем устраняет. Для масштабирования любого подхода к квантовым вычислениям коррекция ошибок должна оставаться ниже этого порога.

США и Китай, лидеры в области квантовых вычислений, применяют для коррекции ошибок наиболее распространенный подход — поверхностный код. В 2022 году исследователи из USTC под руководством квантового физика Паня Цзяньвэя из Научно-технического университета Китая продемонстрировали принципиальную возможность создания минимального блока коррекции ошибок: логического кубита с расстоянием кода 3. В следующем году Google улучшила этот показатель, достигнув коррекции ошибок с расстоянием кода 5. В начале этого года квантовый процессор Google Willow достиг логического кубита с расстоянием кода 7, продемонстрировав, что добавление кубитов экспоненциально снижает частоту ошибок.

Однако подход Google требовал жестких ограничений на проектирование микросхем и все более сложной проводки в условиях сверхнизких температур, рассказывает SCMP со слов ученых из команды Паня. Сами они применили вместо аппаратного управления полностью микроволновой метод подавления ошибок. И создали логический с расстоянием кода 7, аналогичный кубиту Google.

Кроме того, коэффициент подавления ошибок составил 1,4. Отсюда следует, что увеличение размера коррекции ошибок действительно уменьшает количество ошибок и указывает на возможность создания крупномасштабных квантовых компьютеров.

Более того, микроволновый подход не накладывает на квантовый чип ограничения, свойственные аппаратному методу. Поскольку микроволновые сигналы могут быть мультиплексированы и переданы по одному и тому же проводу, этот подход снижает аппаратные издержки и сложность проводки, что делает создание масштабируемых квантовых компьютеров более осуществимым. Другими словами, результаты показывают, что создание отказоустойчивых квантовых компьютеров с миллионами кубитов, в принципе, возможно.

Нидерландская компания Quantware анонсировала новое поколение архитектуры масштабируемых квантовых процессоров VIOT, позволяющей создавать компьютеры с десятью тысячами кубитов. Это в сто раз больше, чем у любого современного квантового процессора.