Převrat v kvantových počítačích: Nová metoda z Austrálie výrazně sníží počet potřebných qubitů

Vědci z Austrálie vyvinuli novou metodu korekce chyb, která by mohla výrazně snížit počet qubitů potřebných pro návrh kvantových počítačů.

Vědci z Austrálie vyvinuli novou metodu korekce chyb, která by mohla výrazně snížit počet qubitů potřebných pro návrh kvantových počítačů. Tento průlom je klíčový pro přechod od laboratorních experimentů k praktickým, chybově odolným počítačům, což je v současnosti jedna z největších překážek v rozvoji kvantových technologií.

Výzkum vedl Dominic Williamson, teoretický kvantový fyzik z University of Sydney, a byl podpořen společností IBM. IBM již začlenila prvky tohoto designu do svých dlouhodobých plánů pro kvantové výpočty. Kvantové počítače jsou považovány za technologii, která má potenciál odemknout pokroky v kryptografii, materiálových vědách, objevování léků a modelování komplexních systémů.

Kvantové počítače spoléhají na qubity, základní jednotky informací, které mohou existovat v superpozici stavů, tedy reprezentovat 0 a 1 současně. Tyto kvantové stavy jsou však extrémně křehké a snadno narušitelné šumem a dekoherencí. Pro řešení tohoto problému vědci používají kvantovou korekci chyb (QEC), algoritmus, který identifikuje a opravuje chyby způsobené těmito narušeními. Tradiční přístupy však vyžadují velké množství dodatečných qubitů.

Williamsonův tým využil teorii kalibračních polí (gauge theory), což je rámec sjednocující lokální interakce s globálními zákony zachování. Tímto způsobem našli metodu, jak sledovat globální aktivitu kvantových informací napříč systémem, podobně jako kvantový pevný disk. To umožnilo monitorovat aktivitu, aniž by se vynucoval kolaps specifických kvantových stavů na úrovni jednotlivých qubitů. Tato flexibilní konstrukce pro chybově korigované kvantové výpočty udržuje pokročilou kvantovou paměť efektivní a přidává schopnost zpracování, čímž se vyhýbá nadměrné duplikaci qubitů. Výsledky studie byly publikovány v prestižním časopise Nature Physics.