Современные квантовые вычисления сталкиваются с фундаментальной проблемой: попутно с увеличением сложности операций резко растет вероятность ошибок. Поскольку квантовые вычисления невозможно перепроверить на другой системе, ключевой задачей становится разработка эффективных методов коррекции ошибок внутри самого квантового компьютера. При этом разные физические платформы хранения кубитов требуют своих уникальных решений.

Подход стартапа Alice and Bob основан на использовании так называемых «кошачьих кубитов», вдохновленных известным мысленным экспериментом Шрёдингера. Такие кубиты, подобно коту, который одновременно мертв и жив, могут хранить информацию в двух фазах одновременно, что обеспечивает им пассивную защиту от ошибок инверсии бита. Новая разработка добавляет к этому активную защиту с помощью «лифтового кода» (Elevator Code).

Суть метода заключается в объединении (конкатенации) кодов, пишет Quantum Insider. Поверх базовых повторяющихся кодов, обеспечивающих защиту от инверсий, накладывается дополнительный. В процессе вычислений логический кубит, как лифт, динамически «поднимается» и «опускается» между уровнями кодирования, что позволяет эффективно исправлять ошибки на логическом уровне.

«Эти уровни ошибок раньше, чем ожидалось сделают возможным решение таких задач, как сложное молекулярное моделирование», — заявил Диего Руис, физик-теоретик компании. Важно, что метод основан на результатах, которые можно смоделировать на классических компьютерах, что позволяет предположить еще большую эффективность при работе на реальном квантовом оборудовании.

Обычно создание логических кубитов для коррекции ошибок требует добавления множества физических кубитов, что резко увеличивает стоимость и снижает экономическую целесообразность квантовых вычислений. Метод Alice & Bob предлагает более экономичное решение: добавление одного логического вспомогательного кубита обходится недорого, но значительно повышает надежность системы, поскольку этот кубит можно сбрасывать и повторно использовать после каждой проверки.

По сравнению с предыдущими разработками компании, новый «лифтовый код» позволяет добиться снижения логических ошибок в 10 000 раз, увеличив число кубитов всего втрое. Метод открывает путь к созданию в ближайшем будущем более компактных, экономичных и при этом значительно более надежных квантовых процессоров, способных решать сложные практические задачи.

Швейцарские исследователи представили программируемый фотонный чип, способный генерировать все четыре состояния Белла — фундаментальные типы квантовой запутанности. Это достижение, по мнению экспертов, является критически важным шагом на пути к созданию масштабируемых и практичных квантовых сетей связи, фундамента будущего квантового интернета.