Квантовые компьютеры давно обещают перевернуть мир вычислений, но на практике упираются в одну и ту же стену: ошибки накапливаются слишком быстро, а хрупкие кубиты теряют свое квантовое состояние за считанные микросекунды. Именно эта проблема — декогеренция и низкая точность — до сих пор не позволяла рассматривать квантовые процессоры как серьезный инструмент для реальных задач. И вот команда исследователей при участии IBM, похоже, сдвинула этот барьер.
Опубликованное исследование фиксирует двойной рекорд. Квантовый процессор IBM продемонстрировал самую высокую точность вычислений (fidelity) среди всех когда-либо зарегистрированных показателей. Одновременно с этим рекордная точность удерживалась дольше, чем в любом предыдущем эксперименте. Два достижения в одном — само по себе нечастое событие в этой области.
Почему это существенно? Точность квантовых вычислений — штука капризная. Каждый кубит подвержен шуму, и чем дольше идет расчет, тем больше ошибок просачивается в результат. Предыдущие эксперименты ставили исследователей перед выбором: либо высокая точность на очень коротком отрезке времени, либо более длительная работа, но с растущим количеством сбоев. Результат IBM ломает эту дилемму, пусть пока и в лабораторных условиях.
Команда исследователей сосредоточилась на том, что принято называть фундаментальным ограничением квантовых процессоров. Речь идет о базовых физических свойствах кубитов, которые делают их уязвимыми к внешним воздействиям — температуре, электромагнитным помехам, вибрациям. Найти способ удерживать кубиты в рабочем состоянии достаточно долго, чтобы они успевали завершить сложные расчёты, — это и есть центральная инженерная проблема квантовых вычислений.
То, что именно IBM стоит за этим результатом, неудивительно. Компания вкладывает в квантовое направление огромные ресурсы уже много лет и открыто конкурирует с Google, Microsoft и рядом стартапов за лидерство в этой гонке. Каждый новый рекорд — не просто научная публикация, а заявка на технологическое превосходство.
Стоит, впрочем, держать в голове контекст. Рекордная fidelity — это отлично для заголовков, но до практически полезного квантового компьютера по-прежнему далеко. Текущие процессоры работают с относительно небольшим числом кубитов, и масштабирование остается нерешенной задачей. Одно дело — удержать высокую точность на небольшой системе, и совсем другое — воспроизвести этот результат на процессоре с тысячами или миллионами кубитов.
Тем не менее значение эксперимента сложно переоценить в чисто научном смысле. Если предложенный подход к борьбе с декогеренцией окажется воспроизводимым и масштабируемым, он может изменить траекторию развития всей отрасли. До сих пор большинство экспертов считали, что квантовая коррекция ошибок потребует колоссального числа «вспомогательных» кубитов. А если получится удерживать точность дольше на аппаратном уровне, потребность в таких костылях сократится.
Публикация исследования наверняка вызовет волну перепроверок и попыток воспроизведения со стороны конкурирующих лабораторий. Это нормальный процесс: в квантовых вычислениях громкие заявления звучат регулярно, и далеко не все из них выдерживают независимую экспертизу. Но сам факт того, что планка поднята сразу по двум параметрам одновременно, дает основания относиться к результату серьезно.
Изображение носит иллюстративный характер
Опубликованное исследование фиксирует двойной рекорд. Квантовый процессор IBM продемонстрировал самую высокую точность вычислений (fidelity) среди всех когда-либо зарегистрированных показателей. Одновременно с этим рекордная точность удерживалась дольше, чем в любом предыдущем эксперименте. Два достижения в одном — само по себе нечастое событие в этой области.
Почему это существенно? Точность квантовых вычислений — штука капризная. Каждый кубит подвержен шуму, и чем дольше идет расчет, тем больше ошибок просачивается в результат. Предыдущие эксперименты ставили исследователей перед выбором: либо высокая точность на очень коротком отрезке времени, либо более длительная работа, но с растущим количеством сбоев. Результат IBM ломает эту дилемму, пусть пока и в лабораторных условиях.
Команда исследователей сосредоточилась на том, что принято называть фундаментальным ограничением квантовых процессоров. Речь идет о базовых физических свойствах кубитов, которые делают их уязвимыми к внешним воздействиям — температуре, электромагнитным помехам, вибрациям. Найти способ удерживать кубиты в рабочем состоянии достаточно долго, чтобы они успевали завершить сложные расчёты, — это и есть центральная инженерная проблема квантовых вычислений.
То, что именно IBM стоит за этим результатом, неудивительно. Компания вкладывает в квантовое направление огромные ресурсы уже много лет и открыто конкурирует с Google, Microsoft и рядом стартапов за лидерство в этой гонке. Каждый новый рекорд — не просто научная публикация, а заявка на технологическое превосходство.
Стоит, впрочем, держать в голове контекст. Рекордная fidelity — это отлично для заголовков, но до практически полезного квантового компьютера по-прежнему далеко. Текущие процессоры работают с относительно небольшим числом кубитов, и масштабирование остается нерешенной задачей. Одно дело — удержать высокую точность на небольшой системе, и совсем другое — воспроизвести этот результат на процессоре с тысячами или миллионами кубитов.
Тем не менее значение эксперимента сложно переоценить в чисто научном смысле. Если предложенный подход к борьбе с декогеренцией окажется воспроизводимым и масштабируемым, он может изменить траекторию развития всей отрасли. До сих пор большинство экспертов считали, что квантовая коррекция ошибок потребует колоссального числа «вспомогательных» кубитов. А если получится удерживать точность дольше на аппаратном уровне, потребность в таких костылях сократится.
Публикация исследования наверняка вызовет волну перепроверок и попыток воспроизведения со стороны конкурирующих лабораторий. Это нормальный процесс: в квантовых вычислениях громкие заявления звучат регулярно, и далеко не все из них выдерживают независимую экспертизу. Но сам факт того, что планка поднята сразу по двум параметрам одновременно, дает основания относиться к результату серьезно.
