Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде предложили новый подход к развитию квантовых компьютеров. Вместо ожидания появления идеально работающих чипов и соединений, исследователи доказали: уже существующие технологии можно объединять в масштабируемые и отказоустойчивые системы. Это открывает путь к созданию квантовых машин, способных решать сложные практические задачи значительно быстрее, чем предполагалось.
Как это работает?
Команда под руководством Мохамеда А. Шалби, докторанта кафедры физики и астрономии UC Riverside, показала, что квантовый компьютер можно собрать из нескольких взаимосвязанных чипов. В ходе работы ученые провели тысячи симуляций и протестировали шесть модульных архитектур, опираясь на параметры, близкие к инфраструктуре Google Quantum AI.
Одним из главных препятствий при создании таких систем являются «шумные» соединения между модулями, особенно если чипы находятся в разных криогенных установках. Обычно такие связи вносят гораздо больше ошибок, чем вычисления внутри одного чипа, что снижает эффективность коррекции ошибок. Однако исследования показали: даже если связи в десять раз шумнее самих чипов, система все равно может корректировать ошибки — при условии, что каждый модуль работает с высокой точностью.
Зачем это нужно?
Современные квантовые компьютеры ограничены небольшим количеством надежных кубитов. Их наращивание без устойчивой коррекции ошибок не решает проблему: результаты остаются непригодными для практического применения. Ошибкоустойчивость — ключевое свойство, позволяющее системе автоматически выявлять и исправлять сбои.
В работе UC Riverside особое внимание уделялось так называемому «поверхностному коду» — наиболее распространенному методу коррекции ошибок. Он организует физические кубиты в логические кластеры, где избыточность защищает вычисления от сбоев. Исследование показало, что модульные системы на основе поверхностного кода способны формировать высокоточные логические кубиты даже при несовершенных соединениях.
Таким образом, создана основа для практического масштабирования квантовых компьютеров без ожидания появления идеального оборудования. Это может существенно ускорить внедрение технологий, уже применяемых в химии, криптографии и других областях.
