Настоящий прорыв: точность квантовых вычислений превысила 99%

В мире квантовых вычислений совершён важный прорыв. Согласно результатам новых работ, нам вовсе необязательно отказываться от уже привычного кремния – фундаментального материала в современной технологии полупроводников. Учёные продемонстрировали, что вероятность создания точного квантового устройства на основе кремния более чем реальна.

Кубит или квантовый бит – фундаментальная вычислительная единица в квантовом компьютере. В то время, как бит может находиться в состоянии 0 или 1, кубит способен существовать в суперпозиции состояний, обеспечивая большую мощность и универсальность.

В статье, написанной командой из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW), описано достижение 99,95% точности для 1-кубитной установки и 99,37% точности для 2-кубитной установки. Команда Делфтского технологического университета в Нидерландах смогла достичь точности в 99,87% и 99,65%, соответственно. Команда RIKEN в Японии описала достижение точностей в 99,84% и 99,51%.

Профессор Андреа Морелло, ведущий автор статьи команды UNSW:

Сегодняшняя публикация показывает, что наши операции были безошибочными на 99 процентов. Когда ошибки настолько редки, их можно обнаружить и скорректировать в случае появления. Это показывает, что создать квантовые компьютеры достаточно крупного масштаба и достаточной мощности для проведения важных вычислений возможно. Это исследование – важная веха на нашем пути.

Команды использовали разные подходы к работе с кубитами. Команда Морелло использовала в качестве кубита пару ионно-имплантированных ядер фосфора в кремнии и их ядерный спин – квантово-механическое свойство, подобное угловому моменту. Команды RIKEN и Делфтского университета использовали электронные спиновые кубиты в квантовых точках. Таким образом, кремний с разными кубитами может стать серьёзным претендентом на базовую архитектуру квантовых компьютеров в будущем.

Сейго Таруча, руководитель исследовательской группы RIKEN:

Представленный результат впервые делает спиновые кубиты конкурентоспособными по сравнению со сверхпроводящими цепями и ионными ловушками с точки зрения универсальных характеристик квантового управления. Это исследование демонстрирует, что кремниевые квантовые компьютеры наряду со сверхпроводимостью и ионными ловушками – многообещающие кандидаты для исследований и разработок, направленных на реализацию крупномасштабных квантовых компьютеров.

Точность квантовых компьютеров должна превышать 99%, чтобы можно было применить коррекцию, не нарушив работу системы. Теперь, по достижении такого результата, команды намерены масштабировать процессоры, добавив больше кубитов, и испробовать более сложные вычисления.