Учените твърдят, че са разрешили проблем, който съществува от десетилетия и който може да доближи концепцията за „квантов твърд диск“ до реалността.

Решението е свързано с разработването на нов тип система за корекция на грешки за стабилизиране на кюбитите - градивните елементи на квантовата информация - срещу интерференция, като по този начин се преодолява основна пречка пред разработването на практически квантови компютри.

Ако бъде успешно разширена, техниката би могла да проправи пътя към високоефективни системи за квантова памет, способни да съхраняват огромни обеми квантови данни, твърдят изследователите в ново проучване, публикувано в списание Nature Communications.

„Този напредък е от решаващо значение за разработването на мащабируеми квантови компютри, тъй като позволява по-компактно изграждане на системи за квантова памет“, казват изследователите в изявление. „Чрез намаляване на физическите разходи за кюбита откритията проправят пътя за създаването на по-компактен „квантов хард диск“ - ефективна система за квантова памет, способна надеждно да съхранява огромни количества квантова информация.“

Едно от най-големите предизвикателства при квантовите изчисления е свързано с управлението на грешки, които нарушават изчисленията.

Квантовите компютри разчитат на кюбити - малки единици квантова информация, подобни на битовете в класическите компютри, които са изключително чувствителни към смущения в околната среда, като температурни промени и електромагнитни смущения. Дори незначителни смущения в деликатното квантово състояние на кюбита могат да доведат до загуба на данни и грешки в квантовите системи.

В продължение на години изследователите работят върху начини за поддържане на стабилността на тези кюбити и съхраняваните в тях квантови данни. Коригирането на грешки в квантовите системи обикновено се постига чрез организиране на кюбити в решетъчна структура, която следва топологичен „код“. Целта е да се спечели „надпреварата във въоръжаването“, като се използват възможно най-малко физически кюбити за справяне с възникващите грешки, обясняват изследователите.

Сегашните 3D методи за коригиране на грешки обаче могат да се справят с грешки само по протежение на един ред кюбити, което ограничава количеството грешки, които могат да се управляват с нарастването на системата. Изследователите преодоляха този проблем, като разработиха архитектура за коригиране на грешки, която използва 3D решетка от кюбити, организирана чрез топологичен код, който позволява коригиране на грешки по двуизмерни повърхности в рамките на 3D структурата, а не само в едно измерение.

Тази структура може да се справи с повече грешки с нарастването на системата, като ги коригира върху по-широки двуизмерни повърхности в рамките на 3D решетката, което позволява по-ефективно мащабиране, казват изследователите.

Проф. Стивън Бартлет, квантов теоретик и директор на Наноинститута към Университета в Сидни, добави в изявлението си: „Това постижение може да помогне за промяна на начина, по който се създават и управляват квантовите компютри, като ги направи по-достъпни и практични за широк спектър от приложения - от криптографията до сложните симулации на квантови системи.“

Снимка: Unsplash

Виж още: По-лесно ще е да открием извънземни в паралелна вселена, отколкото в нашата, твърди ново изследване на мултивселената