Исследователи Google Quantum AI снизили частоту ошибок при создании специальных квантовых состояний примерно в 40 раз на процессоре Willow. Результаты эксперимента они опубликовали в журнале Science.
Разработчики использовали метод magic state cultivation («культивация магических состояний»). Он позволяет получать высокоточные квантовые состояния, необходимые для выполнения сложных вычислительных операций.
Современные квантовые компьютеры чувствительны к внешним помехам. Для защиты информации несколько физических кубитов объединяют в один логический, но коррекция ошибок требует значительных вычислительных ресурсов.
Особенно сложно выполнять так называемые неклиффордовы вентили (non-Clifford gates). Для них необходимы «магические состояния» — специальные ресурсы, которые расходуются при выполнении операций. В Google сослались на оценки, согласно которым их подготовка может занимать до 95% мощности квантового компьютера.
Предложенный метод работает как фильтр. Система создает исходное состояние, последовательно проверяет его на ошибки и отбрасывает неудачные попытки. Оставшиеся проходят дальнейшую обработку.
В эксперименте исследователи добились точности логических T-состояний на уровне 99,99%. Частота ошибок оказалась примерно в 40 раз ниже по сравнению с обычной подготовкой без применения метода.
При этом проверки успешно проходили только 8% попыток. Высокая точность пока достигается ценой значительного количества отбракованных состояний.
Команда также продемонстрировала перенос подготовленных состояний из цветового кода коррекции ошибок в поверхностный. Это важно для их дальнейшего использования в квантовых вычислениях.
Авторы признали, что технологию еще необходимо масштабировать. Эксперимент подтвердил работоспособность метода на реальном оборудовании, но не продемонстрировал создание полноценного отказоустойчивого квантового компьютера.
В начале октября специалисты Google Quantum AI, DeepMind и Массачусетского технологического института представили другую разработку, направленную на снижение затрат на коррекцию квантовых ошибок. Работа опубликована в виде препринта и пока не прошла рецензирование.
