Квантовые вычисления — универсальные операции на неабелевых анионах

Учёные представили новый прорыв в области квантовых вычислений, продемонстрировав полноценный набор универсальных квантовых операций с использованием неабелевых анионов. Это достижение, по мнению экспертов, может значительно повысить надёжность и устойчивость квантовых компьютеров.

Важность создания практического квантового компьютера заключается в его способности выполнять любые алгоритмы, подобно тем, что запускаются на обычных ноутбуках. Группа исследователей из Чикагского университета, Гарварда, Университета Стоуны-Брук и компании Quantinuum сделала важный шаг к этой цели, протестировав полный набор операций на основе неабелевых анионов.

Результаты их работы, опубликованные в журнале Nature, впервые подтвердили универсальность данного подхода в квантовых вычислениях. Однако основным препятствием на пути к созданию мощных квантовых машин остаётся их высокая уязвимость к ошибкам. Инженеры обычно распределяют данные между множеством физических кубитов, но это не всегда позволяет выполнять все необходимые вычислительные операции. Для решения этой проблемы часто используются специальные ресурсы, известные как «магические состояния», которые требуют сложных и дорогостоящих процессов получения.

Новое исследование показывает, что применение неабелевых анионов может обойти этот затратный этап. В отличие от обычных кубитных систем, неабелевые анионы не существуют в природе как отдельные объекты. Ученые генерируют их внутри квантовых схем, запутывая большое количество обычных кубитов в коллективном состоянии, действующем по уникальным правилам.

С использованием процессора на основе закалённых ионов с 54 запутанными кубитами от Quantinuum, исследователи применили симметрию S3 и создали соответствующие квазичастицы. Команда закодировала топологические кутриты, которые могут хранить три уровня информации вместо двух, используя операции «плетения» и «слияния».

Эти результаты открывают новые горизонты не только для архитектуры будущих суперкомпьютеров, но и для изучения фундаментальных законов физики. Следующим шагом в работе станет интеграция этих операций с системами активной коррекции ошибок, что приближает учёных к созданию полноценных массовых квантовых машин.