Ученые из Российского квантового центра создали подход, благодаря которому можно реализовывать популярные коды коррекции ошибок на квантовых процессорах, не обладающих высокими вычислительными мощностями. Исследовательская работа опубликована в международном научном журнале Physical Review A. Об этом порталу FBM.RU поведали в пресс-службе вуза.
Данные результаты помогут физикам снизить воздействие шумов, плюс, приблизиться к решению практических задач на системах с относительно небольшим количеством кубит.
Задачи на квантовом компьютере решаются в три этапа:
• Приготовление регистра квантового устройства;
• Проведение манипуляций над системой;
• Заключительное считывание полученных измерений.
Высокий уровень шумов является основным препятствием на каждом этапе. Из-за этого не получается поддерживать нужное состояние квантовых объектов достаточно долго, чтобы функционировали практические алгоритмы. Именно поэтому уменьшение уровня ошибок – это приоритетное направление исследований ученых.
Идея кодов коррекции ошибок состоит в кодировании логического кубита, устойчивого к внешним шумам, в большом количестве физических кубит. Но для работы логического кубита системе нужно использовать вспомогательные кубиты — анциллы. При помощи промежуточных измерений анцилл можно отслеживать влияние шумов на состояние логического кубита.
Ученые из Российского квантового центра предложили подход к реализации обширного класса кодов коррекции ошибок, который снижает число вспомогательных кубит до одного, плюс, использовать специфику сверхпроводниковых квантовых процессоров, чтобы уменьшить влияние шумов.
Эффективность схемы продемонстрирована во время выполнения трехкубитного кода повторения, пятикубитного кода коррекции ошибок Лафламма и девятикубитного кода Шора. Помимо этого в работе предложен метод реализации поверхностного кода коррекции ошибок с использованием одного анцилла-кубита и связности кубит с ближайшими соседями.
«Предложенный подход оказался применим к довольно широкому классу квантовых кодов коррекции, что делает его перспективным для использования в экспериментах со сверхпроводниковыми квантовыми процессорами», — говорит Анатолий Антипов – соавтор исследования, научный сотрудник группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра.
