Учёные из Google Research сделали важный шаг в развитии квантовых компьютеров. Группа инженеров, физиков и специалистов по квантовым технологиям обнаружила, что снижение шума позволяет разработке компании квантовому чипу Sycamore превзойти классические компьютеры, работающие на основе случайной выборки цепей (RCS). Открытие было опубликовано в журнале Nature.

Исследователи разработали алгоритмы, которые могут работать как на традиционном суперкомпьютере, так и на квантовом компьютере, чтобы проверить их возможности друг против друга. Одним из таких алгоритмов является RCS, который по сути лишь генерирует ряд случайных чисел. Однако это оказалось достаточно сложной задачей для классических компьютеров, и исследователи хотели проверить, сможет ли квантовый компьютер справиться с ней лучше.

Фазовые переходы в линейной кросс-энтропии. Источник: Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07998-6

Одной из самых больших проблем, с которой столкнулись исследователи, являются ошибки, вызванные шумом окружающей среды. Это привело к большому количеству исследований методов исправления ошибок и методов предотвращения их возникновения в первую очередь. Такие исследования привели к выводам, которые предполагают, что фоновый шум в окружающей среде может вызывать ошибки — такой шум является естественным по своей природе, он может возникать из-за изменений температуры, магнитных полей или даже космической радиации.

Чтобы решить эту проблему, исследователи из Google работали над снижением фонового шума, часть из которых включала помещение чипа в камеру, близкую к абсолютному нулю, во время работы. Авторы эксперимента обнаружили, что даже небольшое снижение шума, с 99,4% безошибочного уровня до 99,7%, приводило к кардинальным изменениям в возможностях. Это позволило квантовому чипу достичь «квантового преимущества» при работе RCS, что говорит о том, что учёные все ближе подходят к мечте о по-настоящему полезном квантовом компьютере.