Прорыв в квантовых вычислениях: «кошачьи кубиты» стали в 160 раз стабильнее

Французская компания Alice & Bob, специализирующаяся на квантовых технологиях, совершила важный шаг к созданию практически полезных квантовых компьютеров. Исследователям удалось значительно повысить стабильность так называемых «кошачьих кубитов» — особого типа квантовых битов, вдохновлённых знаменитым парадоксом кота Шрёдингера.

Почему квантовые компьютеры такие «капризные»?

Главная проблема квантовых вычислений — хрупкость кубитов. Они подвержены:

• Декогеренции (потере квантовых свойств из-за внешних помех);

• Ошибкам переворота битов (случайному изменению состояния с |0⟩ на |1⟩ и наоборот);

• Фазовым ошибкам (непредсказуемому изменению квантовой фазы).

Обычно борьба с одним типом ошибок усиливает другие, что делает создание устойчивых кубитов крайне сложной задачей.

Что такое «кошачьи кубиты»?

Идея «кошачьих кубитов» основана на принципе квантовой суперпозиции:

• Они кодируют информацию не в отдельных состояниях (|0⟩ или |1⟩), а в макроскопических квантовых состояниях (аналог «кота, одновременно живого и мёртвого»).

• Такой подход снижает вероятность ошибок переворота битов, упрощая коррекцию ошибок.

Ранее Alice & Bob уже добились впечатляющих результатов: их кубиты в чипе Ocelot (используемом Amazon Web Services) демонстрировали время жизни 138 миллисекунд — много для квантовых систем.

Новый рекорд стабильности

В новом исследовании (опубликовано 28 февраля на arXiv) учёные применили метод квантового сжатия:

• Специальная обработка кубитов уменьшила перекрытие между состояниями;

• Это снизило частоту ошибок переворота битов в 160 раз (до 22 секунд стабильности!);

• При этом фазовые ошибки почти не усилились.

«Наш метод не требует изменения конструкции схемы, но резко повышает надёжность», — отмечают исследователи.

Перспективы и применение

Следующие цели Alice & Bob:

1. Создание универсальных отказоустойчивых кубитов, устойчивых ко всем типам ошибок.

2. Внедрение технологий в практические задачи:

   • Моделирование молекул для химии и фармацевтики;

   • Разработка новых материалов;

   • Оптимизация сложных систем (например, логистики).

Почему это важно?

• Современные квантовые компьютеры требуют тысяч кубитов для коррекции ошибок. «Кошачьи кубиты» могут сократить это число в разы.

• Рост стабильности приближает эру коммерческих квантовых вычислений.

Вывод: Хотя до массовых квантовых компьютеров ещё далеко, прорыв Alice & Bob показывает — устойчивые кубиты возможны. И, возможно, именно «кошачья» технология станет основой квантового будущего.