Российские физики разработали подход, который позволит ускорить проведение логических операций с участием трех кубитов, квантовых битов, при работе квантовых компьютеров на базе сверхпроводников.
Это позволит исполнять более сложные алгоритмы на подобных вычислительных машинах, сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.
"Многокубитные операции позволяют ускорить и повысить точность алгоритмов. Наше предложение использует наработки, уже проверенные на двухкубитных операциях, для увеличения количества запутываемых кубитов до трех за одну операцию, для чего используются два разных типа сверхпроводящих кубитов и микроволновые импульсы", - пояснил инженер из НИТУ МИСИС (Москва) Григорий Мажорин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Разработанный учеными подход позволяет частично обойти одну из главных проблем, мешающих проведению сложных вычислений при помощи уже существующих квантовых компьютеров. Она связана с тем, что время жизни кубитов сильно ограничено, так как случайные взаимодействия с объектами окружающего мира могут уничтожить записанные в них данные и разорвать связи, объединяющие их с соседними квантовыми ячейками памяти.
Российские и зарубежные физики и инженеры уже много лет пытаются решить эту проблему тремя разными путями - продлевая время жизни кубитов, корректируя ошибки в их работе и ускоряя операции между двумя и тремя ячейками квантовой памяти. В частности, недавно исследователям из НИТУ МИСИС и их коллегам из Российского квантового центра удалось разработать подход, позволяющий быстро исполнять логическую операцию CCZ с участием сразу трех кубитов.
Ускорение работы квантового компьютера
В рамках этой процедуры, которую физики называют операцией управляемого вращения, состояние одного из трех кубитов меняется в зависимости от того, какая информация содержится в других квантовых ячейках памяти. Год назад российские ученые показали, что эту процедуру можно осуществить всего за 44 наносекунды для двух ячеек квантовой памяти, если использовать разработанный ими протокол и так называемые флаксониумовые кубиты, одну из вариаций ячеек памяти на базе сверхпроводников.
Недавно физики выяснили, что этот же подход можно использовать и для проведения операции управляемого вращения с участием сразу трех кубитов, если использовать для ее проведения не только флаксониумовые кубиты, но и один так называемый трансмонный кубит, еще один тип сверхпроводящих ячеек квантовой памяти. Его применение в качестве соединительного элемента позволяет снизить уровень паразитных взаимодействий и повысить вероятность корректного исполнения операции.
По словам исследователей, созданный ими подход, позволяет проводить CCZ-операцию всего за 95 нанесекунд с почти 100%-ным уровнем успеха. Это должно значительно ускорить работу сверхпроводящих квантовых компьютеров и даст им возможность проводить большее число операций в то время, пока их кубиты остаются стабильными, подытожили исследователи.