Създадоха „малки вселени" в квантов компютър – и това може да промени всичко

Не мога да не споделя какво научих днес. Става дума за квантовите компютри и нещо наистина любопитно се случва.

Проблемът

Квантовите компютри са изключително крехки. Ако само ги погледнеш „криво", цялото изчисление се разпада. Затова учените разпределят информацията върху много кубити – нещо като защитен облак. Помага срещу грешките, но създава нов проблем.

Когато искаш да направиш нещо полезно с тази защитена информация, се натъкваш на стена. Става дума за т.нар. „дестилация на магически състояния" – скъпо и ресурсоемко стъпало, което поглъща огромна част от мощността на квантовия компютър. Представи си платен път, на който плащаш такса всяка една обиколка.

Решението

Екип от Чикагски университет, Харвард, Стоуни Брук и Quantinuum публикува изследване в Nature. Те показват, че различен подход може да заобиколи цялата тази магия – в буквалния смисъл.

Вместо скъпите магически състояния, те използват неабелеви аниони. Това не са частици, които срещаш в природата. Учените ги създават, като оплитат стотици обикновени кубити в специално колективно състояние. Резултатът? Нещо, което се държи като съвсем нов вид частица с собствени странни правила.

Рубен Вересен от Харвард го описва така: „Тези кодове създават малки вселени – алтернативни светове, но такива, които отразяват свойствата на нашата."

Колко готино е това? Създаваме джобни вселени в квантови схеми.

Защо не е ставало досега?

Миналата година екипът опитал версия на този подход с D4 симетрия – мисли за ротациите и оглежданията, които оставят квадрат неизменен. Успели да създадат аниони и да ги движат – процес, наречен „сплитане". Но имало уловка: само сплитането не стигало. Малката квантова вселена не можела да се справи с всякакъв вид изчисления.

За новото проучване преминали към S3 симетрия – движенията, които оставят равностранен триъгълник неизменен. Добавили и нещо, наречено фузия – събираш два аниона и измерваш какво излиза. Тази комбинация отключила пълната им мощ.

Защо ни пука?

Защото екипът показал, че могат да създадат „универсален набор от порти" – учените казват „gate set". Това означава, че системата им може теоретично да изпълни всяко квантово изчисление. Движиш тези новородени частици в правилната последователност – и можеш да направиш всичко.

Най-обещаващото? Този подход може да направи устойчивите на грешки квантови изчисления много по-практични. Хенрик Дреер от Quantinuum казва, че неабелевите кодове са „тъмна кон" в надпреварата за квантова корекция на грешки – аутсайдер, който може да изненада всички.

Все още сме вероятно години от практически приложения. Но това изглежда като един от онези пробиви, които наистина могат да променят посоката. Понякога най-добрите решения не са очевидните. Понякога трябва да създадеш собствена малка вселена, за да ги намериш.

Източник: ScienceDaily