Новый протокол для квантовых компьютеров снижает затраты ресурсов
Исследователи из Токийского университета и компании Nanofiber Quantum Technologies представили новый гибридный протокол, который может сделать отказоустойчивые квантовые вычисления более эффективными. Работа опубликована в журнале Nature Physics.
Ключевая проблема при создании квантовых компьютеров — высокая чувствительность кубитов к шуму, что приводит к ошибкам вычислений. Существующие методы коррекции ошибок либо уменьшают количество физических кубитов на один логический (снижая «пространственные затраты»), либо сокращают число физических операций (снижая «временные затраты»). Однако одновременная оптимизация обоих параметров была сложной задачей.
Новый протокол объединяет два типа кодов для коррекции ошибок: квантовые коды с малой плотностью проверок на чётность (QLDPC) и конкатенированные коды Стина.
«Вдохновением для нашего исследования послужила фундаментальная дилемма в отказоустойчивых квантовых вычислениях: конфликт между масштабом аппаратного обеспечения и скоростью вычислений», — пояснил первый автор статьи Сиро Тамия.
QLDPC-коды используются для эффективного хранения квантовой информации с минимальным числом физических кубитов. Конкатенированные коды, благодаря своей простой вложенной структуре, позволяют быстро выполнять логические операции и генерировать вспомогательные квантовые состояния.
Теоретический анализ показал, что протокол позволяет достичь постоянных пространственных затрат и полилогарифмических временных затрат, преодолевая традиционный компромисс. Исследователи также доказали «пороговую теорему» для своего протокола, гарантирующую надёжные вычисления при уровне шума ниже определённого порога.
В будущем работа может помочь в создании практичных крупномасштабных квантовых компьютеров, особенно на таких платформах, как нейтральные атомы или захваченные ионы, которые обладают полной связностью между кубитами.
0 комментариев