Инновационное подавление декогеренции

Исследование демонстрирует значительный прогресс в снижении декогеренции в сверхпроводящих квантовых процессорах на базе квидитов, где используются многоуровневые квантовые системы вместо традиционных кубитов.
Инновационное подавление декогеренции
Изображение носит иллюстративный характер

Квантовые вычислительные системы, основанные на принципах квантовой механики, открывают новые возможности для решения сложных задач оптимизации и моделирования. В отличие от кубитов, способных хранить два состояния, квидиты обеспечивают возможность представления нескольких состояний, что позволяет повысить эффективность вычислений, несмотря на возросшую чувствительность к внешнему воздействию.

Декогеренция, выражающаяся в утрате квантовой информации из-за нежелательных взаимодействий с окружающей средой, остаётся критической проблемой квантовой физики. Снижение её влияния является ключевой задачей для создания надежных квантовых устройств, что стимулирует применение инновационных методов защиты квантовых состояний.

Новые протоколы динамического декуплирования, разработанные исследователями из Университета Южной Калифорнии (USC) и Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley), базируются на методах, зародившихся с эксперимента эхо-спинов, проведённого Эрвином Ханом в 1950 году. Эти протоколы позволяют компенсировать нежелательное взаимодействие, используя последовательности импульсных воздействий, эффективно подавляющие системно-средовые помехи.

Процедуры были экспериментально проверены на сверхпроводящем транзмоновом процессоре, что подтвердило эффективность предложенных методов для защиты многоуровневых квантовых систем. Последовательности импульсов разработаны с учётом общих воздействий на всё гильбертово пространство, что существенно снижает ошибки без увеличения числа квантовых элементов.

Даниэль Лидар отметил: «Многоуровневые квантовые системы, или квидиты, обладают нераскрытым потенциалом для улучшения обработки квантовой информации и квантового моделирования». Это утверждение подчёркивает вызовы, связанные с более сложными взаимодействиями между системой и окружающей средой, а также с перекрёстными квантовыми эффектами, характерными для квидитов.

Сотрудничество между исследовательскими группами началось после встречи в марте 2024 года, когда объединение теоретических и экспериментальных подходов позволило добиться значимого результата в минимизации влияния декогеренции при сохранении оптимального ресурсного баланса. Протоколы не требуют дополнительных квантовых элементов, что является важным преимуществом для практической реализации.

Разработанные методы динамического декуплирования перспективны для применения в других многоуровневых системах, способствуя сокращению разрыва между кубитовыми и квидитовыми подходами в вопросах квантовой коррекции ошибок. Возможны применения в моделировании физических систем с естественной многоуровневостью, например, при симуляции нейтрино с тремя состояниями и исследованиях в рамках теорий решёток.

Публикация результатов в журнале Physical Review Letters подтверждает значимость данного вклада, в основе которого стоят усилия Даниэля Лидара, Ирфана Сиддики и членов их команд, направленные на повышение надёжности и практической применимости квантовых вычислительных систем.


Новое на сайте

19989Шесть историй, которые умещаются на ладони 19986Как 30 000 аккаунтов Facebook оказались в руках вьетнамских хакеров? 19985LofyGang вернулась: как бразильские хакеры охотятся на геймеров через поддельные читы 19984Автономная проверка защиты: как не отстать от ИИ-атак 19983Взлом Trellix: хакеры добрались до исходного кода одной из ведущих компаний по... 19982Почему почти 3000 монет в норвежском поле перевернули представление о викингах? 19981Как поддельная CAPTCHA опустошает ваш счёт и крадёт криптовалюту? 19980Слежка за каждым шагом: как ИИ превращает государство в машину тотального контроля 19979Как хакеры грабят компании через звонок в «техподдержку» 19978Почему именно Нью-Йорк стал самым уязвимым городом восточного побережья перед... 19977Как одна команда git push открывала доступ к миллионам репозиториев 19976Зачем древние народы убивали ножами и мечами: оружие как основа власти 19975Как Python-бэкдор DEEPDOOR крадёт ваши облачные пароли незаметно? 19974Послание в бутылке: математика невозможного 19973Почему ИИ-инфраструктура стала новой целью хакеров быстрее, чем ждали все?
Ссылка