Физики из Европы и США пришли к выводу, что многие упрощенные алгоритмы для исправления случайных ошибок в работе квантовых компьютеров, в рамках которых коррекция производится уже после завершения вычислений, не способны работать со сложно устроенными цепочками кубитов, элементарных вычислительных блоков этих машин.
© globallookpress.com
Об этом сообщил веб-портал Phys.org со ссылкой на исследование в журнале Nature Physics.
"Подобные алгоритмы считались в прошлом хорошей временной заменой для полноценных подходов для коррекции ошибок, так как их можно реализовать относительно простым образом без серьезной инженерной работы. Поэтому мы надеялись на то, что их можно будет реализовать уже на базе существующих систем. Проведенные нами расчеты показали, что получить все и сразу в данном случае не выйдет", — пояснила научный сотрудник Свободного университета Берлина Го Ихуэй, чьи слова приводит Phys.org.
Как отмечают ученые, они пришли к такому выводу в ходе расчетов, нацеленных на оценку реализуемости большого числа подходов для коррекции ошибок в работе квантовых компьютеров, которые физики называют алгоритмами минимизации квантовых ошибок (QEM). В их рамках ошибки исправляются не в процессе работы вычислительной машины, а уже после завершения всех расчетов, что в теории позволяет снизить число кубитов, нужных для коррекции ошибок.
Американские и европейские физики заинтересовались тем, насколько реализуемы подобные подходы на практике с учетом типичной частоты появления случайных сбоев в работе кубитов в уже существующих квантовых компьютерах. Для получения подобных оценок исследователи создали компьютерную модель квантового компьютера, подверженного действию шумов, и проследили за тем, как различные типы помех влияли на процесс коррекции ошибок.
Эти расчеты показали, что даже для относительно просто устроенных цепочек кубитов требуется провести очень большое число повторных вычислений для исправления случайных ошибок, порожденных помехами. При этом число подобных повторов непропорционально быстро растет по мере усложнения вычислительной системы, в результате чего процесс коррекции ошибок сам начинает вносить еще больше помех и хаоса в работу компьютера.
Все это, как отмечают ученые, резко замедляет процесс получения ответа на поставленные задачи, в результате чего квантовый компьютер, построенный на базе QEM-систем коррекции ошибок, начинает работать медленнее, чем классические суперкомпьютеры. Это лишает смысла создание подобных систем и говорит в пользу разработки полноценных алгоритмов коррекции ошибок, способных исправлять случайные сбои прямо в процессе ведения вычислений, подытожили физики.
О квантовой коррекции ошибок
Физики предполагают, что дальнейшее развитие квантовых компьютеров потребует создания систем, способных автоматически находить и корректировать случайные ошибки в их работе. Подобные сбои неизбежно возникают в работе кубитов, квантовых ячеек памяти и примитивных вычислительных блоков, в результате их взаимодействия с объектами окружающего мира. Для исправления этих ошибок требуется большое число кубитов, этот показатель ученые пытаются снизить при помощи нескольких разрабатываемых ими подходов.
Источник: rambler.ru