Физика

Исследователи впервые осуществили телепортацию логического кубита, применив методы, устойчивые к ошибкам. Задачу решили для процессора на основе захваченных ионов.

Большой проблемой при разработке квантового компьютера, подходящего для практических, а не только научных целей, остается возникновение ошибок при выполнении вычислений. Одним из подходов к снижению числа ошибок стало введение логических кубитов — систем, объединяющих несколько физических кубитов для кодирования информации.

Логические кубиты менее подвержены ошибкам по сравнению с физическими: они не так чувствительны к шумам и могут использовать код для исправления ошибок вычислений. Основной проблемой при применении логических кубитов продолжает быть необходимость телепортации информации с помощью квантовой запутанности.

Телепортация кубита — операция передачи информации, закодированной в кубите его квантовым состоянием. Телепортация логического кубита значительно отличается от того же процесса для обычного.

Команда инженеров и физиков из компании Quantinuum, занимающейся квантовыми вычислениями, осуществила телепортацию логического кубита. Исследовательская группа работала с H2-процессором собственной разработки на основе захваченных ионов, который позволяет передавать квантово закодированные данные с использованием запутанных физических кубитов.

Чтобы провести телепортацию, исследователи из Quantinuum опробовали два метода: трансверсальный и метод «хирургии решетки». Трансверсальный подход состоит в добавлении операций к нескольким кубитам одновременно, что ускоряет процесс телепортации. Метод «хирургии решетки» предполагает манипуляции с границами кубитов для выполнения операций — это позволяет обеспечить совместимость между архитектурами.

Исследователи показали, что оба метода подходят для телепортации логических кубитов, но каждый требует дополнительных усилий для получения точного результата. Специалисты использовали декодирование в реальном времени с применением кода Стина (Steane code) для исправления ошибок на четырех этапах процесса телепортации, что позволило впервые продемонстрировать телепортацию логических кубитов с помощью методов, устойчивых к ошибкам.

Работа команды Quantinuum стала еще одним важным шагом на пути к созданию настоящего квантового компьютера. Группа опубликовала статью об использованной установке, методе телепортации и достигнутой точности в журнале Science.