Ошибки в квантовом компьютере учатся исправлять сами экспресс
Квантовый компьютер — как оркестр, где каждый музыкант играет свою партию, но иногда сбивается. Чтобы музыка не превратилась в какофонию, нужен дирижёр, который вовремя поправляет ошибки. В квантовых вычислениях роль дирижёра играют специальные коды, исправляющие ошибки. Они постоянно проверяют состояние кубитов (квантовых битов) и сообщают, где произошёл сбой.
Но сам дирижёр тоже может ошибиться. Схемы проверки (их называют синдромными измерениями) состоят из множества операций, и каждая из них может внести свою ошибку. Если ошибка распространится по схеме, её станет труднее заметить и исправить. Прежние инструменты оптимизации не учитывали это: они старались сделать схему короче или проще, но не думали о том, как ошибки будут гулять внутри самой проверки.
Программа PropHunt делает иначе. Она перебирает возможные порядки операций в схеме проверки и выбирает тот, где ошибки распространяются меньше всего. Это как расставить музыкантов на сцене так, чтобы фальшивая нота одного не сбивала остальных. PropHunt работает автоматически и даже находит решения, которые раньше придумывали вручную опытные инженеры. А ещё она помогает улучшить метод подавления ошибок — экстраполяцию нулевого шума, когда компьютер намеренно запускают с разным уровнем шума, чтобы потом вычислить правильный ответ.
Благодаря PropHunt квантовые компьютеры будущего смогут работать дольше и надёжнее. Это шаг к тому, чтобы они решали задачи, недоступные обычным машинам: от поиска новых лекарств до точного моделирования материалов.
Один кубит может находиться в состоянии «и ноль, и единица» одновременно, но любое измерение разрушает эту суперпозицию. Поэтому проверки ошибок устроены так, чтобы не смотреть на сам кубит, а только на его «соседей».
В романе «Аннигиляция» Джеффа Вандермеера учёные сталкиваются с мутациями, которые искажают саму ткань реальности — примерно так же квантовые ошибки искажают вычисления, если их вовремя не исправить.