Вчені телепортували логічний кубит відмовостійким методом

Дослідники вперше здійснили телепортацію логічного кубіта, застосувавши методи, стійкі до помилок. Завдання вирішили для процесора на основі захоплених іонів. Великою проблемою розробки квантового комп’ютера, придатного для практичних, а чи не лише наукових цілей, залишається виникнення помилок під час виконання обчислень. Одним із підходів до зниження числа помилок стало запровадження логічних кубітів — систем, що поєднують кілька фізичних кубітів для кодування інформації.

Логічні кубити менш схильні до помилок порівняно з фізичними: вони не такі чутливі до шумів і можуть використовувати код для виправлення помилок обчислень. Основною проблемою при застосуванні логічних кубитів продовжує бути необхідність телепортації інформації за допомогою квантової заплутаності.

Телепортація кубіту — операція передачі, закодованої в кубіті його квантовим станом. Телепортація логічного кубіта значно відрізняється від цього процесу для звичайного.

Команда інженерів та фізиків з компанії Quantinuum, що займається квантовими обчисленнями, здійснила телепортацію логічного кубіта. Дослідницька група працювала з H2-процесором власної розробки на основі захоплених іонів, що дозволяє передавати квантово закодовані дані з використанням заплутаних фізичних кубітів.

Щоб провести телепортацію, дослідники з Quantinuum випробували два методи: трансверсальний та метод «хірургії решітки». Трансверсальний підхід полягає у додаванні операцій до кількох кубитів одночасно, що прискорює процес телепортації. Метод «хірургії ґрат» передбачає маніпуляції з межами кубитів для виконання операцій — це дозволяє забезпечити сумісність між архітектурами.

Дослідники показали, що обидва методи підходять для телепортації логічних кубитів, але кожен вимагає додаткових зусиль для отримання точного результату. Фахівці використовували декодування в реальному часі із застосуванням коду Стіна (Steane code) для виправлення помилок на чотирьох етапах процесу телепортації, що дозволило вперше продемонструвати телепортацію логічних кубітів за допомогою методів, стійких до помилок.

Робота команди Quantinuum стала ще одним важливим кроком на шляху створення справжнього квантового комп’ютера. Група опублікувала статтю про використану установку, метод телепортації та досягнуту точність у журналі Science.