Квантовые компьютеры чрезвычайно чувствительны к ошибкам, вызванным воздействием окружающей среды. Электрический шум, космическое излучение и перегрев могут приводить к ошибкам во время обработки информации. Если в классических компьютерах существуют методы, позволяющие быстро обнаруживать и устранять ошибки, то кубиты, являющиеся базовыми единицами квантовых компьютеров, гораздо более хрупки. Если ошибки накапливаются без исправления, вычисление может завершиться неудачей.
Исследователи Chalmers University of Technology в Швеции Lei Du и Tangyou Huang разработали метод, позволяющий выполнять сложные квантовые операции более чем в тысячу раз быстрее, чем раньше. Согласно теоретической работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, этот метод может повысить надежность квантовых компьютеров и способствовать разработке в будущем отказоустойчивых квантовых компьютеров.
Вместо хранения информации в отдельных кубитах исследователи использовали подход bosonic quantum codes, который кодирует информацию в микроволновых полях сверхпроводящих цепей. Отмечается, что эти коды могут обеспечивать более надежную защиту от определенных типов ошибок. Однако создание и контроль требуемых квантовых состояний в таких системах традиционно требовали тысяч повторяющихся циклов управления. Каждый дополнительный цикл создавал новую возможность для внешних факторов нарушить вычисление.
Метод команды Chalmers направлен на выполнение широкого спектра операций над бозонными состояниями за один цикл управления вместо тысяч циклов. Подход основан на универсальных квантовых вентилях, называемых Quantum lattice gates, которые разработала та же исследовательская группа. Эти вентили работают как сокращенные пути, позволяющие завершать операции за один цикл вместо длинных последовательностей управления. Ускорение и упрощение операций может снизить риск разрушения квантовой информации.
Метод разработан с учетом суперпроводящих квантовых компьютеров, которые считаются перспективными для крупномасштабных квантовых компьютеров. Chalmers University of Technology с помощью этой технологии разрабатывает 100-кубитный квантовый компьютер. Исследователи сообщили, что метод может быть реализован на существующих платформах суперпроводящих квантовых схем и что они обсудили возможные экспериментальные применения с коллегами из Chalmers.
Авторы работы под названием “Single-Period Floquet Control of Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates” — Tangyou Huang, Lei Du и Lingzhen Guo. Исследователи связаны с Chalmers University of Technology в Швеции и Tianjin University в Китае. Исследование финансировалось NSFC, WACQT и Knut and Alice Wallenberg Foundation.
Почему это важно
Важность работы заключается в том, что в области квантовой коррекции ошибок внимание уделяется не только устойчивости кодов, но и тому, с каким минимальным числом шагов управления можно реализовать эти коды. Сокращение процессов управления предлагает подход, который может оставить меньше возможностей для разрушительного воздействия окружающей среды во время вычислений. Поэтому это предложение имеет непосредственное техническое значение, особенно для исследовательских групп, работающих над суперпроводящими схемами и стремящихся разработать масштабируемый квантовый компьютер. Однако на данном этапе результаты ограничены теоретическим методом; пока неясно, можно ли экспериментально реализовать метод в существующих схемах и в какой степени он сможет способствовать отказоустойчивой работе. Обсуждение исследователями из Chalmers возможных экспериментальных применений показывает, что именно эти вопросы станут следующим этапом оценки работы.
Предыстория
Учёные — не новое имя в архиве FikirPilot: за последние 90 дней мы опубликовали новость, в которой упоминалось это имя; та статья датирована 12 сентября 2026 года.
Термин: квантовый компьютер
Квантовый компьютер обрабатывает информацию с помощью единиц, способных передавать её не только в состояниях 0 и 1, но и в промежуточных состояниях; современные машины применяются для решения узких экспериментальных задач.