Vědci přišli s novou technikou opravy chyb v kvantových počítačích, což by mohlo urychlit jejich praktické nasazení.
Tým vedený Jeffem Thompsonem (Princeton), Yue Wu a Shruti Puri (Yaleova univerzita) a Shimonem Kolkowitzem (Wisconsinská univerzita v Madisonu) ukázal techniku, která může výrazně zvýšit toleranci výpočtu k chybám a snížit množství redundantních informací potřebných k izolaci a opravě chyb. Mimochodem, ono zvýšení tolerance k chybám znamená, že přijatelná jsou 4 % namísto 1 % – ovšem kvantové počítače jsou ve srovnání s klasickými chybové v obrovské míře. Pro kvantové počítače s větším počtem qubitů je limit 1% chybovosti operací velmi přísný.
V klasických počítačích je nejsnazší cestou k řešení chyb redundance. Problém je ale v tom, že u kvantových počítačů bývá chybovost tak vysoká, že chyby mohou být i v duplicitním datech, takže pak se porovnávají dvě nesprávné kopie a navíc získáme falešnou představu, že chyba byla odstraněna, ta ale přetrvává a znehodnocuje další výpočty.
V rámci nového přístupu se výzkumníci soustředili ani ne tak na opravu chyb, ale na jejich zviditelnění. Zabývali se skutečnými fyzikálními příčinami chyb v systémech kvantového počítání a navrhli svůj systém tak, aby nejčastější zdroje chyb způsobovaly namísto obecného poškození vymazání příslušných dat („convert errors into erasures“) – chybějící data se dají řešit mnohem snáze než data nesprávná/poškozená, která ale stále vypadají na první pohled stejně jako ta ostatní.
Celá technika byla zkoumána v systémech, kde qubity představují jednotlivé elektricky neutrální atomy. Konkrétně se vědci zaměřili na ytterbium (má 2 valenční elektrony, zatímco většina neutrálních atomů používaných jako qubity 1). Jedním z kroků při hledání chyb je to, excitované elektrony ytterbia při pádu do základního stavu rozptylují světlo dobře detekovatelným způsobem. „Když na soubor ytterbiových qubitů posvítíme, rozsvítí se pouze ty chybné,“ uvádí průvodní tisková zpráva.
Yue Wu et al, Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32094-6
Zdroj: Princeton University / Phys.org
