9

Ответ на пост «Учёные НИТУ МИСИС предложили способ адаптации нелокальных кодов коррекции квантовых ошибок под сверхпроводниковые процессоры»⁠⁠

Простое объяснение.

Представьте, что квантовый компьютер — это очень мощный, но невероятно капризный калькулятор. Его главные детали, кубиты (квантовые биты), очень хрупкие. Любое внешнее воздействие — случайный шум, крошечное изменение температуры — заставляет их ошибаться.

Сейчас вероятность ошибки в одной операции составляет около 0,1% (одна на тысячу). Для решения серьезных задач, например, для создания новых лекарств или взлома шифров, нужна точность в миллионы раз выше. Чтобы кубиты не ошибались, ученые придумали коды коррекции ошибок.

Как работает эта «защита». Представьте, что у вас есть рабочие (кубиты, которые считают) и надсмотрщики (вспомогательные кубиты). Надсмотрщики не умеют считать, их задача — ходить между рабочими и слушать, не ошибся ли кто-то. Если надсмотрщик слышит ошибку, он поднимает флажок, и система понимает, какой именно рабочий сбился, и исправляет его.

Проблема в том, что в современных сверхпроводниковых чипах надсмотрщик может подойти только к тем рабочим, которые стоят с ним вплотную. А самые эффективные способы защиты требуют, чтобы надсмотрщик мог проверить рабочих в разных концах чипа. Из-за этого ученые были вынуждены использовать самый простой, но очень «прожорливый» способ защиты — поверхностный код. Чтобы надежно защитить информацию, ему нужно огромное количество физических кубитов.

Что придумали российские ученые (НИТУ МИСИС, РКЦ, МФТИ, Сколтех). Они нашли способ, как надсмотрщику быстро перемещаться в любую часть чипа, не перестраивая сам чип. Этот метод назвали «динамической переадресацией вспомогательных кубитов».

Простыми словами: это как если бы у вас в офисе была старая проводная телефонная сеть, где трубка намертво прикручена к столу. Чтобы позвонить коллеге в другой отдел, вам пришлось бы тянуть через весь коридор новый кабель (усложнять архитектуру чипа). Ученые же придумали быстрый беспроводной коммутатор. Сама трубка остается на месте, но теперь она может мгновенно соединяться с любым нужным номером.

Технически: вспомогательный кубит с помощью быстрой последовательности простых операций временно связывается с удаленными рабочими кубитами, проводит проверку и «переезжает» к следующей группе. При этом физическая разводка проводов на самом чипе остается прежней и простой.

В результате на том же самом «железе» можно использовать гораздо более эффективные и умные коды защиты. Они требуют меньше кубитов для того же уровня надежности. Это позволяет экономить место на чипе и ресурсы на его охлаждение, делая путь к полезному квантовому компьютеру короче.

Зачем это нужно и что будет дальше Эксперимент ученых на реальном квантовом процессоре подтвердил, что этот «телепорт» для надсмотрщиков действительно работает.

Теперь у них две главные задачи:

  1. Сделать сами кубиты более стабильными, чтобы они ошибались еще реже

2. Разработать еще более хитрые и экономные «коды-надсмотрщики», которые сможет обслуживать их новая система перемещения.

Практической пользы для нас - обычных людей пока что нет, и в ближайшее время (10-20-30 лет) скорее всего не будет.

Показать полностью
35

Ответ на пост «Учёные НИТУ МИСИС предложили способ адаптации нелокальных кодов коррекции квантовых ошибок под сверхпроводниковые процессоры»⁠⁠

Воу-воу. Что началось-то?

Уже второй пост из НИТУ МИСИС. Про кубиты-хериты, про ещё какую-то херь.

Если вы думаете, что выплюнув изо рта буквы, которые вопреки теории вероятностей сложились в наукообразные выражения вы достигнете цели популяризации науки на... (погодите, проржусь) на... (Да блять!) на Пикабу, то вы глубоко ошибаетесь.

Нет, поймите, вы - красавчики, особенно ученая из предыдущего поста. Но попытайтесь хотя бы объяснить ваши достижения нам, обычным скуфендяям.

Ну примерно как вы объясняете это чиновникам, выделяющим гранты на исследования?

Ну типа не "позволяющий применять сложные коды коррекции квантовых ошибок на сверхпроводниковой платформе", а наша новая крутая херь для увеличения, допустим, сисек, теперь с нашей помощью будет меньше ошибаться. И сиськи станут красивее и доступнее.

Спасибо за понимание.

173

Учёные НИТУ МИСИС предложили способ адаптации нелокальных кодов коррекции квантовых ошибок под сверхпроводниковые процессоры⁠⁠

Серия Разработки

Исследователи экспериментально реализовали метод, позволяющий применять сложные коды коррекции квантовых ошибок на сверхпроводниковой платформе, ранее считавшиеся несовместимыми с этой архитектурой. Подход основан на динамической переадресации вспомогательных кубитов и позволяет использовать более эффективные схемы защиты квантовой информации без усложнения архитектуры чипа.

Научный сотрудник лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС и группы «Сверхпроводниковые кубиты и квантовые схемы» РКЦ Илья Симаков

Научный сотрудник лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС и группы «Сверхпроводниковые кубиты и квантовые схемы» РКЦ Илья Симаков

Несмотря на значительный прогресс последних лет, практическое применение квантовых вычислений все еще ограничено из-за ошибок в вычислениях: вероятность сбоя в одной операции достигает порядка 10⁻³, тогда как для выполнения полезных алгоритмов требуется существенно более высокая точность. Решением является коррекция квантовых ошибок — способ кодирования информации, при котором некоторые кубиты используются как вспомогательные для обнаружения и исправления ошибок через измерение специальных коллективных характеристик системы. Однако в сверхпроводниковых процессорах применение ряда эффективных кодов затруднено из-за локальной связности: кубиты напрямую взаимодействуют только с ближайшими соседями, а не со всей системой.

Учёные НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Российского квантового центра, МФТИ и Сколтеха нашли способ обойти это ограничение без усложнения архитектуры. Предложенный метод динамической переадресации позволяет «перемещать» вспомогательные кубиты по схеме процессора, организуя взаимодействие между удаленными элементами. Эксперимент на квантовом процессоре университета подтвердил работоспособность подхода.

«Поверхностный код хорошо подходит для сверхпроводниковых процессоров, но с ростом уровня защиты требует всё больше физических кубитов. Существуют более эффективные коды коррекции, однако они несовместимы с локальной архитектурой. Мы показали, что динамическая переадресация вспомогательных кубитов может позволить адаптировать такие схемы к существующим процессорам», — объясняет Илья Симаков.

Подробные результаты опубликованы в научном журнале Applied Physics Letters (Q1). Дальнейшие исследования будут сосредоточены на двух ключевых направлениях: снижении уровня физических ошибок и разработке более эффективных кодов.

Заместитель директора Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Надежда Санникова отметила: «Коррекция квантовых ошибок — одно из наиболее стремительно развивающихся направлений квантовых вычислений. В нашем институте как одном из флагманов в подготовке квантовых инженеров и исследователей, уделяется большое внимание развитию навыков и компетенций в этой области. В прошлом году в программу магистратуры „Квантовое материаловедение“ был интегрирован курс Ашота Аванесова „Введение в отказоустойчивые квантовые вычисления“. Мы также активно популяризируем это направление через программы дополнительного профессионального образования и научно-просветительские инициативы».

Исследование выполнено в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национального проекта «Молодежь и дети»). Сверхпроводниковые квантовые процессоры разрабатываются в НИТУ МИСИС в рамках Дорожной карты по квантовым вычислениям Госкорпорации «Росатом».

Показать полностью 1
Отличная работа, все прочитано!

Темы

Политика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

18+

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Игры

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юмор

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Отношения

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Здоровье

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Путешествия

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Спорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Хобби

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Сервис

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Природа

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Бизнес

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Транспорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Общение

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юриспруденция

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Наука

Теги

Популярные авторы

Сообщества

IT

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Животные

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кино и сериалы

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Экономика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кулинария

Теги

Популярные авторы

Сообщества

История

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Недвижимость и ремонт

Теги

Популярные авторы

Сообщества