Новая программа сделает квантовые компьютеры стабильнее
Главная проблема в реализации эффективного квантового компьютера на практике — большое количество ошибок, которые возникают при обработке информации кубитами. Из-за внешних шумов передача «хрупкой» квантовой информации может нарушаться, поэтому таким вычислительным устройствам необходимы алгоритмы для коррекции ошибок.
Созданные до сих пор программы обрабатывали ошибки очень долго и затрачивали на это огромное количество вычислительных ресурсов. Исследователи из Национального института информатики (НИИ) и японской компании Nippon Telegraph and Telephone Corporation сделали важный шаг в решении проблемы, разработав программное обеспечение, которое позволит уменьшить количество аппаратуры, необходимой для квантовой коррекции ошибок.
Для коррекции ошибок в квантовых компьютерах сегодня используется поверхностный код. В своей работе ученые взяли за основу один из вариантов такого кода — трехмерный топологический код. Он особенно хорошо подходит для распределенных квантовых вычислительных устройств, а реализовать его можно на большом количестве аппаратных средств. В трехмерном топологическом коде квантовые схемы похожи на решетку, сплетенную из трубок. Такими трехмерными узорами можно управлять, сжимая для сокращения объема.
До сих пор исследователи безуспешно пытались сжать такие структуры без потери их функций. Чтобы обойти это ограничение авторы новой работы использовали ZX-исчисление — язык, разработанный в начале века для представления процессов, происходящих внутри кубитов. Используя этот язык, ученые смогли сжать квантовую схему на 77% — почти в два раза сильнее, чем удавалось авторам более ранних работ. По словам исследователей, их открытие может позволить разработать отказоустойчивый квантовый компьютер на несколько лет раньше предсказываемых сегодня сроков.