Команда Google Quantum AI представила результаты эксперимента с методом культивирования магических состояний на процессоре Willow, опубликованном в журнале Science. Новая технология позволила снизить частоту ошибок примерно в 40 раз по сравнению с традиционными подходами.
Магические состояния — это особые квантовые ресурсы, необходимые для сложных операций, выполняемых квантовым компьютером. До сих пор производство чистых магических состояний было крайне затратным процессом, поглощавшим до 95% ресурсов квантового устройства.
Стандартное решение проблемы предложил метод дистилляции магических состояний, разработанный еще в 2004 году физиками Сергеем Бравьи и Алексеем Китаевым. Однако этот метод требовал создания отдельных больших фабрик из кубитов, предназначенных исключительно для производства этих состояний.
Google предложила альтернативу — технологию культивации, которая действует подобно фильтру. Она постепенно очищает состояние, проверяя его на наличие дефектов и отбрасывая неудачные попытки. По словам исследователей, таким образом удалось достичь логической точности магических состояний около 99,99%. Хотя лишь около 8% попыток оказались успешными, полученный результат значительно превосходит предыдущие методы.
Успех Google открывает путь к созданию компактных и эффективных квантовых устройств, способных выполнять полезные задачи — например, моделировать молекулы лекарств или материалов. Одновременно это приближает появление квантовых машин, способных взламывать современные криптографические алгоритмы, используемые в банковской сфере и защите криптовалютных кошельков.
Исследователи подчеркивают, что пока эксперимент проводился на небольшом количестве кубитов (до 54 из 105 доступных на Willow), и для реальной угрозы существующим алгоритмам шифрования потребуется дальнейшее снижение уровня ошибок. Тем не менее, полученные результаты впервые подтвердили эффективность метода культивирования на реальном оборудовании, а не только в теории.