Как защитить квантовую память: гибридный подход экспресс
Квантовая информация хрупка: малейший шум может её разрушить. Поэтому придуманы два способа защиты. Первый — динамическая развязка: на кубиты подают быстрые импульсы, которые усредняют шум до нуля. Это похоже на то, как трясут коробку с хрупкими предметами, чтобы они не ударялись о стенки. Второй — квантовая коррекция ошибок: информацию кодируют в несколько кубитов, а затем измеряют специальные проверки, которые выявляют ошибки, не разрушая сами данные.
Но просто соединить эти методы не получается: динамическая развязка может нарушить кодовое пространство, а коррекция работает с теми ошибками, которые остались после развязки. Авторы статьи предложили делать развязку логически — то есть с помощью операций, которые сохраняют кодовое пространство. Они вывели формулы, показывающие, когда такой гибрид выигрывает у каждого метода по отдельности.
Для кода Стина [[7,1,3]] и кода [[13,1,3]] численно найдены области параметров, где гибрид лучше. Это показывает, что код, декодер и группу развязки нужно проектировать совместно, а не по отдельности.
Код Стина — один из самых известных квантовых кодов, исправляющих одну ошибку. Он использует 7 кубитов для защиты одного логического кубита.
В сериале «Пространство» квантовые компьютеры защищают от шума с помощью сложных кодов — как раз то, что исследуется в этой работе.