Российские исследователи изготовили сверхпроводниковый квантовый процессор, выполняющий логические действия сразу с тремя кубитами-флаксониумами. Точность такой операции достигла 99,39%. Как сообщает ТАСС со ссылкой на НИТУ МИСИС, полученный результат позволяет сократить число вычислительных шагов, на которых могут возникать ошибки.
Научный сотрудник НИТУ МИСИС Илья Симаков, также работающий в Российском квантовом центре, пояснил, что точность трехкубитного логического вентиля составляет приблизительно 99,4%. По его оценке, для получения сопоставимого результата с помощью двухкубитных вентилей потребовалась бы точность около 99,94% для каждого из них. Достичь такого показателя на сверхпроводниковых устройствах сложно.
В основу процессора положены флаксониумы — разновидность сверхпроводниковых квантовых ячеек памяти. Они способны удерживать квантовую информацию дольше, чем другие типы сверхпроводниковых кубитов. Ранее их применение в сложных вычислительных системах ограничивали трудности изготовления и управления, но за последние годы российские специалисты смогли решить большинство этих проблем.
Эксперимент был посвящен операции CCZ, используемой при построении квантовых алгоритмов. При обычном способе ее осуществляют последовательностью из восьми двухкубитных операций. Чем больше отдельных преобразований требуется, тем выше вероятность накопления ошибок, поэтому исследователи искали возможность выполнять CCZ за меньшее число шагов.
Два года назад физики теоретически показали, что CCZ можно осуществить примерно за 45 наносекунд, применив три флаксониума и обычный сверхпроводниковый кубит-трансмон. Теперь предложенный подход удалось проверить экспериментально на созданном квантовом процессоре.
Исследователи установили, что для трехкубитного преобразования подходят принципы формирования микроволновых импульсов, уже применяемые при двухкубитных операциях. По мнению авторов работы, использование этого подхода в дальнейшем может упростить устройство квантовых вычислителей и их масштабирование.