Группа учёных из разных стран разработала алгоритм, позволяющий обычным компьютерам эффективно моделировать отказоустойчивые квантовые схемы на основе кода GKP (Gottesman-Kitaev-Preskill). Работа стала результатом сотрудничества специалистов из Университета Чалмерса, Миланского университета, Гранадского университета и Токийского университета. Это открывает новые возможности для тестирования и верификации будущих квантовых устройств.
Главное препятствие для практического использования квантовых компьютеров — высока вероятность ошибок в вычислениях. В отличие от классических, где ошибки легко исправить, квантовые системы крайне чувствительны к внешним воздействиям: вибрациям, электромагнитному излучению и колебаниям температуры. Такие факторы могут привести к потере квантовой когерентности и неверным результатам.
Чтобы проверить правильность квантовых вычислений, исследователи применяют моделирование на классических компьютерах. Однако моделирование отказоустойчивых квантовых вычислений — задача огромной сложности, требующая колоссальных вычислительных ресурсов.
Учёные исследовали моделирование квантовых вычислений, применяющих код GKP, эффективный в исправлении ошибок. Информация закодирована во множество энергетических уровней квантово-механической системы, что обеспечивает устойчивость к шумам. Однако большое количество энергетических уровней затрудняло моделирование на классических компьютерах. До недавнего времени надёжная симуляция квантовых вычислений с использованием кода GKP считалась практически невозможной.
Новый алгоритм основан на математическом инструменте, позволяющем эффективно обрабатывать информацию. Доктор Кэмерон Кэлклт из Университета Чалмерса, ведущий автор исследования, подчеркивает, что это открывает новые пути для создания более надёжных и масштабируемых квантовых компьютеров. Моделирование квантовых вычислений с использованием кода GKP позволит более эффективно тестировать и совершенствовать новые алгоритмы и архитектуры.