Физики из Оксфордского университета в Великобритании установили новый мировой рекорд по точности управления одиночным квантовым битом в рамках глобальных научных усилий по созданию полезных квантовых компьютеров.
Новый уровень точности
Новый уровень точности почти в 7 раз превышает предыдущий рекорд (установленный той же командой в 2014 году) и описан в журнале Physical Review Letters. Команда из Оксфорда выполнила квантовую логическую операцию с ошибками, возникающими всего в 0,000015% случаев, или 1 ошибка на 6,7 миллиона операций.
Для сравнения, вероятность ошибки в этом эксперименте более чем в 5 раз меньше, чем вероятность того, что человека ударит молния (1 на 1,2 миллиона).
Почему это важно
Квантовые биты более склонны к ошибкам из-за «шумности» квантово-механических систем. Они всё ещё далеки от точности современных классических компьютеров — у среднего центрального процессора (CPU) вероятность ошибки составляет всего 0,000000000000001% на операцию, или ошибка каждые 100 триллионов операций.
Новый рекорд приближает физиков и инженеров к созданию квантовых компьютеров с достаточно низкой вероятностью ошибок, чтобы на них можно было полагаться при выполнении полезных вычислений.
«Насколько нам известно, это самая точная операция с кубитом, когда-либо зарегистрированная в мире», — говорит соавтор Дэвид Лукас из физического факультета Оксфорда. «Это важный шаг на пути к созданию практических квантовых компьютеров, способных решать реальные задачи».
«Значительно снижая вероятность ошибки, эта работа существенно сокращает инфраструктуру, необходимую для коррекции ошибок, открывая путь к созданию в будущем меньших по размеру, более быстрых и эффективных квантовых компьютеров», — говорит соруководитель проекта Молли Смит, аспирантка Оксфорда.
«Точный контроль над кубитами также будет полезен для других квантовых технологий, таких как часы и квантовые датчики».
Как это работает
Кубит команды — это захваченный ион кальция. Физики обычно используют лазеры для управления квантовым состоянием кубита. Команда из Оксфорда использовала вместо этого микроволны, что обеспечивает больший контроль и более дешёвую и надёжную настройку.
Впереди ещё много работы
Хотя это важный шаг вперёд, до практического квантового вычисления ещё далеко. Для полезного квантового компьютера потребуется не один кубит, а сотни, тысячи или миллионы кубитов, работающих в тандеме, что усугубит квантовый шум, приводящий к ошибкам. Текущий рекорд для двухкубитного логического элемента — 1 ошибка на 2000 операций.