Физикам удалось показать, что квантовые коды коррекции ошибок работают не только в теории, но и на практике. Ученые реализовали один из уже разработанных методов коррекции и на его основе собрали устойчивую к шуму и ошибкам квантовую систему. Авторский протокол позволил отслеживать ошибки на каждом этапе работы схемы, а их суммарный вклад оказался не больше одного процента.

Работа опубликована в журнале Nature.

Все существующие и планируемые квантовые вычислители или компьютеры очень чувствительны к шуму. Небольшое изменение внешних условий может приводить к возникновению ошибок и сбою в системе. Избежать внешнего воздействия практически невозможно (очень сложно и нецелесообразно), поэтому одной из ключевых задач разработки квантовых вычислителей оказывается задача коррекции ошибок.

И, если решение технических сложностей в создании работоспособного устройства в большей степени ложится на плечи экспериментаторов, то создание и оптимизация кодов для коррекции ошибок — работа, скорее, теоретическая.

Одной из главных проблем коррекции ошибок оказалась потребность в дополнительных кубитах — кодирование одного логического (несущего информацию) кубита требуется несколько физических, реально существующих в системе. Вспомогательные кубиты позволяют следить за кубитом, который кодирует нужную информацию, не измеряя его.

За десятки лет физики придумали и смоделировали разные протоколы, позволяющие подавлять ошибки в квантовых системах с использованием меньшего числа дополнительных кубитов. А ученые из Мэрилендского университета в Колледж-Парке под руководством Кристофера Монро (Christopher Monroe) смогли применить на практике один из современных протоколов коррекции ошибок на ионном квантовом вычислителе.