Ученые достигли рекордной точности полупроводникового квантового компьютера
Первый полупроводниковый квантовый компьютер, способный выполнять все логические операции с точностью 99,3%, разработан учеными Австралии, сообщает 19 января научный журнал Nature.
Из-за этого теперь такой компьютер может исправлять ошибки в своей работе.
Профессор университета Нового Южного Уэльса Андреа Морелло объяснил, что такая низкая частота ошибок дает возможность выявить и исправить их в ходе работы.
«Это говорит о возможности создания масштабных квантовых вычислительных систем на базе полупроводников, способные решать серьезные практические задачи», — рассказал он.
Исследователи в течение нескольких лет разрабатывали компоненты для сборки полноценного твердотельного квантового компьютера. За эти годы они успели создать кубиты на базе одиночных атомов фосфора и кремния и использовали подобные структуры, чтобы создать первые твердотельные вычислительные модули, которые могут совершать квантовые логические операции.
Дальнейшему развитию таких компьютеров мешает то, что для работы с каждым кубитом нужны индивидуальные излучатели и приемники микроволнового излучения, которые могут считывать и менять их квантовое состояние.
Некоторое время назад австралийские физики разработали систему контроля состояния кубитов, позволяющую считывать и записывать данные в миллионы ячеек памяти квантового компьютера.
Морелло и его коллеги использовали этот подход для создания вычислительной машины, включающую в себя три полупроводниковых кубита на базе одиночных атомов фосфора.
Опыты показали, что при работе с таким компьютером возникает рекордно мало ошибок. Их число не превышает 0,6% от общего числа совершаемых логических операций.
Ученые заметили, что электроны в атомах фосфора можно использовать для передачи квантовых состояний между соседними кубитами. Для этого нужно «запутать» электрон сначала с одним ядром фосфора, а потом провести аналогичную операцию с другим атомом.
Такая процедура снижает частоту появления ошибок в работе полупроводникового квантового компьютера. Из-за этого удалось увеличить точность однокубитных и двухкубитных операций до рекордных 99,95% и 99,37%.
Это позволяет автоматически исправлять ошибки в работе квантовых компьютеров и дает возможность создавать полупроводниковые квантовые компьютеры на базе десятков и сотен кубитов.
