ПОСЛЕЗАВТРА
Ученые рассказали о проблеме квантовых компьютеров будущего
Квантовые физики предупредили о том, что неидеальный хронометраж будет иметь серьезные последствия для квантовых компьютеров следующих поколений. Поскольку существенное влияние будут оказывать даже мельчайшие погрешности в таймингах, ученым еще предстоит решить эту проблему, прежде чем квантовые компьютеры смогут оправдать ожидания, которые на них возлагает общество.
Современному человеку сложно представить себе жизнь без часов, которые помогают организовать распорядок дня. Мы принимаем как должное возможность наблюдать за временем с помощью наручных часов или смартфона. Однако в случае с квантовыми компьютерами, которые оперируют странным поведением мельчайших частиц вроде атомов и электронов, точный хронометраж оказывается критически важным параметром. Сегодня квантовые компьютеры еще не вышли на уровень развития, где неидеальный хронометраж будет представлять собой серьезную проблему, однако этот день не за горами.
«С математической точки зрения изменение квантового состояния в квантовом компьютере эквивалентно преобразованию в абстрактном многомерном пространстве. Для получения в конце желаемого состояния преобразование должно быть осуществлено в очень точный момент времени, иначе вы измените состояние либо слишком мало, либо слишком сильно», — объясняет Джейк Зуэреб, квантовый физик Венского технического университета и ведущий автор исследования.
Главной сложностью масштабирования квантовых систем является невероятная чувствительность квантовых состояний, в которых закодирована информация. В мире макрообъектов это не является проблемой. В качестве примера можно привести счеты, положения костей на которых весьма стабильны (пока их кто-то намеренно не сдвинул). Важным обстоятельством является и то, что на результат счета не влияет и то, быстро ли мы сдвигаем кости или медленно. Однако в квантовом мире все гораздо сложнее, т.к. ошибки в таймингах могут нарушить работу квантовых вентилей, являющихся строительными блоками квантовых алгоритмов. И с ростом сложности последних растет и масштаб ошибки.
«Это не является проблемой на текущий момент. Сегодня точность квантовых компьютеров все еще ограничена другими факторами, такими как точность оборудования или влиянием паразитных электромагнитных полей. Однако наши расчеты также показывают, что мы уже не так далеки от момента, когда фундаментальные ограничения измерения времени будут играть решающую роль», — считает профессор Маркус Хубер, глава исследовательской группы Венского технического университета.
Тем не менее ученые подчеркнули, что прогноз все же не настолько пессимистичный, и проблему хронометража можно будет смягчить, разработав умные протоколы исправления ошибок.