Японці прискорили дистиляцію магічних станів у 30 разів, що знижує витрати на квантові обчислення

Дослідники з Осаки розробили новий метод дистиляції магічних станів, що у 30 разів ефективніший і потребує менше ресурсів.

Японські науковці запропонували нову методику «дистиляції магічних станів нульового рівня», що радикально знижує вимоги до ресурсів квантових обчислень.

Квантові комп’ютери, що оперують кубітами – «квантовими бітами інформації» – здатні реалізувати обчислення, недоступні класичним машинам. Однак квантова система залишається надзвичайно вразливою до впливів довкілля. «Навіть найменше порушення температури або один-єдиний фотон із зовнішнього джерела можуть легко зіпсувати роботу квантового комп’ютера», – підкреслює провідний дослідник Томохіро Ітогава. Для забезпечення стабільної роботи потрібні відмовостійкі архітектури, які функціонують навіть за наявності локальних збоїв.

Ключовим елементом таких систем є «магічні стани» – спеціальні квантові конфігурації з високим рівнем чистоти, необхідні для виконання універсальних обчислень. Їх створення потребувало значних обчислювальних ресурсів. Як зазначає старший автор Кейсуке Фуджі: «Дистиляція магічних станів традиційно є дуже обчислювально дорогим процесом, оскільки вимагає великої кількості кубітів». Саме тому дослідження команди з Університету Осаки має особливу вагу.

Новий підхід полягає у застосуванні методики на фізичному рівні, а не на логічних абстракціях. Це дозволило створити ефективнішу схему дистиляції, яка обходить складності багаторівневих структур. За словами дослідників, ця технологія підвищує швидкість у 30 разів, а також значно знижує потребу в апаратному забезпеченні. Ітогава переконаний: «Ця техніка, безсумнівно, є важливим кроком на шляху до створення більш масштабних квантових комп’ютерів, стійких до шуму».

У підсумку, дистиляція магічних станів нульового рівня відкриває перспективу побудови практичних квантових систем з мінімальними витратами, скорочуючи відстань до реалізації повноцінного квантового майбутнього.