ПОСЛЕЗАВТРА

Создан фотонный кубит с коррекцией ошибок

Международная команда ученых разработала фотонный кубит со встроенной коррекцией ошибок. Новая технология позволит заметно упростить масштабирование квантовых систем и повысить их надежность. В исследовании, результаты которого были опубликованы в журнале Science, приняли участие специалисты Майнцского университета им. Иоганна Гутенберга (Германия), Токийского университета (Япония) и Университета Палацкого (Чехия).

 В последние годы наметился серьезный прогресс в развитии квантовых компьютеров, что позволило некоторым крупным игрокам, таким как Google и IBM, предлагать облачные услуги квантовых вычислений. Однако полноценно заменить традиционные компьютеры на квантовые пока еще невозможно ввиду недостатка в необходимом количестве физических кубитов. Дело в том, что сами по себе физические кубиты еще не готовы к работе — сперва их нужно организовать в логический кубит с квантовой запутанностью, при которой квантовое состояние отдельных кубитов будет взаимозависимо от состояния других. В этом случае при выходе из строя одного кубита остальные сохранят нужную информацию. Однако помимо сложности с созданием логических кубитов и квантовой запутанности существует еще и опасность потери информации из-за внешних шумов.

 Существует несколько подходов к организации квантовых вычислений. Так, сегодня крупные корпорации полагаются на сверхпроводящие твердотельные системы, недостатком которых является необходимость работы при температуре близкой к абсолютному нулю. Альтернативой твердотельным системам являются квантовые компьютеры, в которых в роли кубитов выступают одиночные фотоны — такие системы могут работать при комнатной температуре. Недостатком фотонных кубитов является гораздо большая вероятность потери данных. Для обеспечения коррекции ошибок в фотонных кубитах ученые объединяют несколько однофотонных световых импульсов в один логический кубит.

 Между тем специалисты Майнцского университета и их японские и чешские коллеги решили усовершенствовать метод коррекции ошибок в фотонных кубитах, предложив вместо нескольких однофотонных импульсов использовать один импульс, содержащий сразу несколько фотонов (кубитов). В этом случае один сгенерированный лазером световой импульс являет собой готовый логический кубит со встроенным механизмом коррекции ошибок.