Ученые из Калифорнийского технологического института и стартапа Oratomic представили новую архитектуру квантовой коррекции ошибок, которая может снизить требования к количеству кубитов для создания отказоустойчивых квантовых компьютеров.
Согласно теоретическим результатам, полноценный квантовый компьютер может быть построен с использованием 10–20 тысяч кубитов, тогда как ранее оценки достигали миллионов. Это сокращение связано с применением систем на нейтральных атомах, где кубиты размещаются с помощью лазерных лучей — оптических пинцетов. Такая платформа позволяет перемещать атомы на большие расстояния и устанавливать связи между удаленными кубитами, что отличает ее от других подходов, например сверхпроводящих схем или захваченных ионов.
В традиционных методах коррекции ошибок, таких как поверхностные коды, каждый логический кубит требует около 1000 физических кубитов. Предложенная схема, получившая название сверхэффективной коррекции ошибок, позволяет кодировать один логический кубит всего пятью физическими. Это достигается за счет того, что один физический кубит может участвовать в работе нескольких логических кубитов одновременно.
Авторы отмечают, что экспериментальные исследования систем нейтральных атомов активно развиваются: ранее были продемонстрированы массивы более чем из 6000 кубитов, а также первые операции с коррекцией ошибок. Хотя представленные результаты носят теоретический характер, исследователи полагают, что они указывают на возможность появления отказоустойчивых квантовых компьютеров в более короткие сроки, чем предполагалось ранее.
Среди потенциальных последствий ускоренного развития квантовых вычислений называется угроза для существующих систем шифрования, таких как RSA и криптография на эллиптических кривых. Квантовый алгоритм, разработанный Питером Шором, позволяет взламывать эти схемы, что подчеркивает важность перехода на постквантовые криптографические стандарты.
В долгосрочной перспективе создание масштабируемых отказоустойчивых квантовых компьютеров может открыть возможности для решения задач в химии, материаловедении, медицине и других областях.
Читайте также: «Выпущен конструктор для самостоятельной сборки квантового компьютера».