Кубит революции: как один фотонный герой справляется с ошибками сам

Мир квантовых технологий сделал важный шаг вперёд — теперь один кубит может справляться с ошибками сам, без армии вспомогательных. Стартап Xanadu из Канады продемонстрировал фотонный кубит нового типа, способный обнаруживать и устранять собственные сбои, при этом работая при обычной температуре — без суперохлаждения.

Кубит, который всё меняет

В исследовании, опубликованном 4 июня в Nature, команда Xanadu впервые создала устойчивое к ошибкам состояние Готтесмана — Китаева — Прескилла (GKP) прямо на кремниевом чипе.

Это квантовое состояние распределяет информацию между несколькими фотонами так, что позволяет выявлять и исправлять даже мельчайшие сбои без использования массивов "резервных" кубитов.

"Состояния GKP в некотором смысле являются оптимальными фотонными кубитами, поскольку они позволяют использовать логические элементы и коррекцию ошибок при комнатной температуре и с помощью относительно простых детерминированных операций", — пояснил технический директор по аппаратному обеспечению Закари Вернон.

Этот подход решает одну из самых острых проблем квантовых систем: надёжность каждого отдельного кубита.

Квантовый компьютер без холодильника?

Большинство современных квантовых устройств работают при температуре, близкой к абсолютному нулю, что требует сложных и дорогих охлаждающих установок. Это делает такие системы крайне сложными для масштабирования.

Xanadu же использует фотоны — частицы света, которым не нужно охлаждение. А значит, такие кубиты можно производить и запускать в работу в обычных условиях, прямо на кремниевых чипах, совместимых с современной микроэлектроникой.

Важная веха и что дальше

Новая разработка опирается на успех платформы Aurora, созданной тем же стартапом. Она объединяет несколько фотонных чипов с помощью оптоволокна.

Теперь команда решила сосредоточиться на ещё одной проблеме: потери фотонов при прохождении через компоненты чипа.

"Эта демонстрация — важная эмпирическая веха, свидетельствующая о наших недавних успехах в снижении потерь и повышении производительности при производстве микросхем", — отмечают в Xanadu.

Если фотонный кубит научится сохранять свою "когерентность" без потерь, это станет финальным штрихом на пути к масштабируемым, надёжным и доступным квантовым компьютерам нового поколения.

Уточнения

Квантовая технология — область физики, в которой используются специфические особенности квантовой механики, прежде всего квантовая запутанность. Цель квантовой технологии состоит в том, чтобы создать системы и устройства, основанные на квантовых принципах, к которым обычно относят следующие.

Фото́н (от др.-греч. φῶς, фос — свет) — фундаментальная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света) в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия.