Това лято компанията D-Wave навлезе в нова за нея област – тази на универсалните квантови компютри. Дотогава тя беше най-големият в света специалист по системи за квантово отгряване, решаващи задачи по оптимизация. Универсалните квантови компютри са способни да решават по-широк спектър от задачи и затова потенциално са по-търсени.
Нещо повече, D-Wave веднага вдигна летвата, като представи нова архитектура на квантови вентили с впечатляващи възможности за откриване на грешки – едно от основните слаби места на квантовите платформи.В статия, публикувана наскоро в авторитетното списание Nature, изследователите от D-Wave представиха създадения от тях нов елемент на квантов компютър, който е способен самостоятелно да открива значителна част от грешките, възникващи при изчисленията. Основната идея се състои в това да се направят грешките не само по-редки, но и забележими за системата веднага след появата им. Това може значително да улесни създаването на надеждни квантови компютри.
В обикновените квантови процесори кубитите са изключително чувствителни към смущения, поради което състоянието им лесно се нарушава. При това системата не винаги знае къде точно е настъпила грешка. В разработката на D-Wave се използва специален тип т.нар. „двурелсови“ кубити (dual-rail). Квантовото състояние на всеки кубит се разпределя между двойка свързани резонатори. Тази архитектура позволява откриването на грешки директно на нивото на кубита, без използването на допълнителни схеми и алгоритми за корекция, благодарение на физическите си принципи. С други думи, системата получава не просто грешен резултат, а и информация за това кой кубит е допуснал грешка.
Досега сериозен проблем беше свързването на такива кубити помежду им: при извършване на съвместни операции способността им да откриват собствените си грешки можеше да се влоши. В новата си работа изследователите представиха двукубитен квантов вентил, който позволява на кубитите да взаимодействат и да създават квантова заплетеност, като запазва възможността за откриване на грешки при извършване на операции.
В експеримента двурелсовият вентил демонстрира точност (fidelity) от около 99,9 % при изпълнение на двукубитни операции с продължителност 500 наносекунди.Предложената архитектура позволи ефективно откриване на грешки на ниво кубити. Според изследователите благодарение на това нивото на логическите грешки може да се намали приблизително десет пъти при всеки преход към следващото ниво на кода за корекция на грешки. В крайна сметка това ще помогне за създаването на логически кубити въз основа на по-малък брой физически кубити, което ще отвори пътя към мащабирането на квантовите компютри.
Днес корекцията на грешки се счита за едно от основните препятствия по пътя към създаването на практични квантови компютри. Обикновено за защита на един полезен логически кубит от сривове се налага да се използват много физически кубити. Ако обаче процесорът знае предварително къде е възникнала грешката, нейното коригиране е значително по-лесно и за това потенциално се изисква по-малко допълнително оборудване. Засега D-Wave е демонстрирала принципа на работа само на малка система от два взаимодействащи кубита, поради което до пълноценен отказоустойчив квантов компютър все още има дълъг път.