Спор на черничное мороженое приблизил появление надёжных квантовых компьютеров

Дружеское пари по поводу мороженого с черникой помогло исследователям решить одну из самых сложных задач в области квантовых вычислений. Ученые из Университета Рутгерса, компании IBM и других учреждений продемонстрировали метод, позволяющий квантовой системе обнаруживать и исправлять ошибки в процессе выполнения вычислений.

В отличие от обычных компьютеров, которые обрабатывают информацию с помощью битов, принимающих значения «ноль» или «единица», квантовые компьютеры используют кубиты. Эти хрупкие единицы могут находиться в нескольких состояниях, что придает квантовым машинам поразительный вычислительный потенциал. Однако даже крошечные возмущения, вызванные теплом, электромагнитными полями или шумом окружающей среды, могут нарушить их состояния и сорвать вычисления.

Сто кубитов возвращаются к порядку

Команда протестировала свой подход с использованием 156-кубитного процессора Heron от IBM. Исследователи запрограммировали цепочку из 100 кубитов на чередование конкурирующих процессов, которые то создавали хаос, то восстанавливали стабильность.

Ключевым фактором было время. Когда система проверяла и сбрасывала кубиты слишком редко, воцарялся хаос. Частые проверки дали поразительный результат: вся цепочка перешла в стабильное, контролируемое состояние. Это внезапное изменение напоминает фазовый переход, подобный замерзанию воды в лёд.

У этого исследования также есть неожиданно «человеческое» происхождение. В 2021 году физики Джедедия Пиксли и Шрирам Ганешан спорили о том, можно ли объяснить необычный квантовый эффект с помощью традиционной физики. Проигравший должен был угостить победителя мороженым с черникой. Пиксли проиграл пари, но их разногласия помогли вдохновить на создание теории, которую позже исследователи IBM проверили экспериментально.

Наш вывод 

Мы считаем, что это исследование представляет собой значимый шаг на пути к созданию квантовых компьютеров, способных надежно работать в реальных условиях. Более стабильные машины в конечном итоге могут помочь исследователям разрабатывать лекарства, открывать передовые материалы и решать задачи, недоступные для современных компьютеров. Однако для создания практичных отказоустойчивых квантовых вычислительных систем по-прежнему необходим значительный прогресс.

Поделитесь этой историей с теми, кого интересует будущее технологий, и ознакомьтесь с нашими другими статьями, чтобы узнать о других открытиях, определяющих завтрашний день.