ТАСС, 19 января. Австралийские физики создали первый полупроводниковый квантовый компьютер, который может выполнять все логические операции с точностью 99,3%. Благодаря этому он автоматически исправляет ошибки в своей работе. Описание разработки опубликовал научный журнал Nature.

       "Столь низкая частота ошибок в работе нашего квантового компьютера позволяет выявлять и исправлять их в процессе работы. Это говорит о возможности создания масштабных квантовых вычислительных систем на базе полупроводников, способные решать серьезные практические задачи", – рассказал один из авторов статьи, профессор Университета Нового Южного Уэльса Андреа Морелло.

       Морелло и его коллеги по университету несколько десятилетий разрабатывают компоненты, необходимые для сборки полноценного твердотельного квантового компьютера. За это время они успели создать кубиты на базе одиночных атомов фосфора и кремния, а также использовали подобные структуры для создания первых твердотельных вычислительных модулей, способных совершать квантовые логические операции.

       Последующему развитию этих квантовых компьютеров мешает то, что для работы с каждым кубитом необходимы индивидуальные излучатели и приемники микроволнового излучения, способные считывать и менять их квантовое состояние. Недавно австралийские физики решили эту проблему, разработав новую систему контроля состояния кубитов, которая позволяет одновременно считывать и записывать данные в миллионы ячеек памяти квантового компьютера.

       Автоматическое исправление ошибок

       В своей новой работе Морелло и его коллеги использовали этот подход для создания вычислительной машины, включающую в себя три полупроводниковых кубита на базе одиночных атомов фосфора. Как показали первые опыты с этим компьютером, при его работе возникает рекордно малое число ошибок, не превышающее 0,6% от общего числа совершаемых логических операций.

       Австралийским физикам удалось резко уменьшить частоту появления сбоев в работе полупроводниковых квантовых битов благодаря тому, что они заметили, что электроны в атомах фосфора использовать для передачи квантовых состояний между соседними кубитами. Для этого необходимо "запутать" электрон сначала с одним ядром фосфора, а затем провести аналогичную операцию с другим атомом.

       Подобная процедура, как обнаружили Морелло и его коллеги, резко снижает частоту появления ошибок в работе полупроводникового квантового компьютера. Благодаря этому физики повысили точность однокубитных и двухкубитных операций до рекордных 99,95% и 99,37%.

       Достижение этого порога, как объясняют исследователи, позволяет автоматически корректировать ошибки в работе квантовых компьютеров при помощи специальных алгоритмов и резервных кубитов, которые используются только для исправления случайных сбоев в работе вычислительной машины. Это открывает дорогу для создания полупроводниковых квантовых компьютеров на базе десятков и сотен кубитов, подытожили Морелло и его коллеги.