Створення повноцінних квантових комп’ютерів тривалий час стримується проблемами масштабування та відсутності надійної відмовостійкості. Нинішні пристрої залишаються чутливими до мінімальних зовнішніх впливів, таких як тепло чи рух, які руйнують стабільність кубітів. Для розв’язання цієї проблеми американські дослідники провели експеримент, результати якого опублікували в журналі Nature Physics. Вони протестували двоступеневу систему, що здатна одночасно генерувати хаос та виправляти помилки під час виконання обчислень.
Під час випробувань команда використала 156-кубітний процесор IBM Quantum Heron, об’єднавши до 100 кубітів одночасно. Система працювала в циклічному режимі, чергуючи процедури перемішування даних та їхній контроль із можливістю скидання стану кубітів. Фізики прагнули не просто виміряти параметри окремого кубіта, а й повторювати цей процес тисячі разів, поки решта процесора продовжувала функціонувати.
«Цей експеримент є важливою віхою на шляху до створення відмовостійкого квантового комп’ютера», — зазначив фізик Джедедія Піклі з Рутгерського університету.
У ході експерименту дослідники виконали майже 5 000 операцій з кубітами та стільки ж перевірок і скидань. З’ясувалося, що впорядкованість у системі відновлювалася щоразу, коли перевірки та скидання перевищували половину від загальної кількості операцій. Зі збільшенням кількості кубітів цей перехід ставав чітко визначеним, що свідчить про наявність реального квантового ефекту, подібного до фазового переходу.
Автори дослідження зазначають, що подібні математичні механізми контролю хаосу успішно працюють не лише в класичній фізиці, а й у квантовому середовищі. У майбутньому цей підхід доведеться масштабувати за допомогою складніших правил, аби використовувати для комплексних завдань на кшталт розробки ліків чи моделювання нових матеріалів.
Джерела: sciencealert.com
