Науковці Єльського університету першими у світі досягли квантової стабільності

Вчені Єльського університету вперше у світі продемонстрували дієвий механізм виправлення помилок у багаторівневих квантових системах. Про це повідомляє видання Nature, де були опубліковані результати проривного дослідження. Йдеться про використання не звичних кубітів, які мають два стани — 0 та 1, а нових квантових елементів — кудитів, здатних одночасно існувати у трьох і більше станах.

Команда науковців провела експерименти з кутритами (3 стани) та куквартами (4 стани), використовуючи для захисту даних спеціалізований код Готтесмана-Кітаєва-Прескілла, який розроблено для бозонних систем. Такі багаторівневі структури відкривають ширші можливості для обчислень, прискорюють квантові алгоритми та дозволяють створювати складні «магічні» стани, необхідні для моделювання квантової реальності.

Ключовою складністю у створенні таких систем є забезпечення їхньої стійкості до зовнішніх впливів та апаратних похибок. Традиційні методи захисту донині використовувалися лише для дворівневих кубітів. Проривом стало впровадження штучного інтелекту — зокрема, алгоритмів з підкріпленням, які у процесі навчання методом спроб і помилок знаходили ефективні стратегії виправлення помилок у багаторівневих кудитах.

Результати перевершили очікування — система не лише досягла базового рівня надійності, необхідного для практичного застосування, а й значно його перевищила. Попри те, що у багаторівневих системах фотони втрачаються швидше, а когерентність руйнується раніше, ніж у кубітах, переваги очевидні: в одному фізичному елементі можна зберігати більше інформації, використовуючи комбінації станів.

Це відкриття наближає створення нових поколінь квантових комп’ютерів, які не тільки обчислюють швидше, а й здатні зберігати і обробляти інформацію з вищою щільністю, забезпечуючи стійкість до помилок на принципово новому рівні.