Просмотр по

Магические состояния снижают частоту ошибок квантовых вычислений

Магические состояния снижают частоту ошибок квантовых вычислений

В настоящее время, самой перспективной технологией устойчивых к ошибкам квантовых вычислений считается та, что использует так называемые волшебные или магические состояния. Они впервые были предложены в 2005 г. Сергеем Бравым и Алексеем Китаевым, и представляют собой квантовые состояния с приемлемым уровнем ошибок.

Для того, чтобы получить магические состояния, физики берут зашумленные (смешанные) квантовые состояния и применяют к ним процесс, известный как дистилляция, выделяя небольшое число улучшенных состояний с высокой достоверностью. Эту процедуру повторяют до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень достоверности.

Несмотря на свою действенность, дистилляция очень ресурсоемкий процесс. В ряде случаев на создание магических состояний требуется отвлекать до 90% кубитов квантового компьютера, перед тем как он приступит собственно к вычислениям.

В поисках способа минимизировать шум в исходных магических состояниях и уменьшить количество дистилляций физик из Оксфорда Ин Ли (Ying Li) сделал неожиданное открытие — «сырые» магические состояния (до дистилляции) могут обладать достоверностью большей, чем у операций, создавших их.

Протокол, предложенный Ли, базируется на факте, что кубиты более чувствительны к шуму когда кодовое расстояние (оно связано со количеством кубитов в ряду решетки) мало, и более стабильны когда оно велико. После начального шага кодирования, протокол увеличивает дистанцию с тем, чтобы уменьшить частоту ошибок.

Даже в случае если для создания одного магического состояния требуется большое количество операций, Ли показал, что недостоверность сырого магического состояния, полученного новым методом, составляет меньше половины недостоверности даже единственного квантового состояния, использованного, чтобы его получить.

Для одного из типов магического состояния новый метод способен уменьшить ошибку более чем в 20 раз по сравнению с прежними протоколами. В результате число требующихся исходных магических состояний можно сократить в 15 раз. Это улучшение транслируется в меньшее количество шагов дистилляции и в драматическое снижение требований к оборудованию для квантовых вычислений.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *