Международная группа учёных разработала алгоритм, позволяющий обычным компьютерам эффективно моделировать отказоустойчивые квантовые схемы на основе сложного кода GKP (Gottesman-Kitaev-Preskill). Исследование стало результатом совместной работы специалистов из Университета Чалмерса (Швеция), Миланского университета (Италия), Гранадского университета (Испания) и Токийского университета (Япония). Это достижение открывает новые возможности для тестирования и верификации будущих квантовых устройств.

Главная проблема на пути к практическому применению квантовых компьютеров — высокая вероятность ошибок в вычислениях. В отличие от классических компьютеров, где ошибки легко исправляются, квантовые системы чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям: вибрациям, электромагнитному излучению и колебаниям температуры. Эти факторы могут приводить к потере квантовой когерентности и, как следствие, к неверным результатам. Для проверки правильности квантовых вычислений исследователи используют моделирование на классических компьютерах, однако моделирование отказоустойчивых квантовых вычислений – задача невероятной сложности, требующая огромных вычислительных ресурсов.

Источник: Chalmers University of Technology / Cameron Calcluth

В своей работе учёные сосредоточились на моделировании квантовых вычислений, использующих код GKP, известный своей эффективностью в коррекции ошибок. Информация кодируется во множественные энергетические уровни квантово-механической системы, что делает его устойчивым к шумам. Однако именно эта особенность — множество энергетических уровней — и создавала значительные трудности для моделирования на классических компьютерах. До настоящего момента надёжная симуляция квантовых вычислений с использованием кода GKP считалась практически невозможной.

Ключевым элементом нового алгоритма стало создание математического инструмента, позволяющего эффективно обрабатывать информацию. Доктор Кэмерон Кэлклт из Университета Чалмерса, ведущий автор исследования, отмечает, что это открывает новые пути для создания более надёжных и масштабируемых квантовых компьютеров. Возможность моделировать квантовые вычисления с использованием кода GKP позволит более эффективно тестировать и совершенствовать новые квантовые алгоритмы и архитектуры.

Подробнее на iXBT