Разработана технология коррекции ошибок для будущих квантовых компьютеров

В классических вычислениях информация представляется в виде последовательности нулей и единиц — битов. С их помощью классический компьютер проводит операции, а алгоритмы — это преобразования битовых строк. Квантовый компьютер работает иначе. Он кодирует информацию в виде кубитов — квантовых аналогов битов. А квантовые вычисления — это манипуляции с набором кубитов. Помимо этого, они обрабатывают огромные объемы информации с невероятно высокой скоростью.

Одна из главных проблем, которую предстоит преодолеть в ближайшем будущем для практического создания квантового компьютера – сделать квантовые вычисления устойчивыми к взаимодействию с внешней средой и устранить неточность операций. Исследование методов решения этой проблемы послужило триггером к проведению исследования сотрудниками кафедры вычислительной техники Института компьютерных технологий и информационной безопасности ЮФУ доцентом, зам. директора ИКТИБ ЮФУ Александром Горбуновым и ассистентом кафедры Виктором Потаповым под руководством доцента кафедры, кандидата технических наук Сергея Гушанского. Также в исследовании принимал активное участие профессор кафедры естествознания и безопасности жизнедеятельности Таганрогского института имени А.П. Чехова (филиал) ФГБОУ ВО «РГЭУ (РИНХ)» доктор технических наук Владимир Божич.

В своем исследовании ученые изучили квантовые коды, исправляющие ошибки для нужд квантовых вычислений и предложили использовать их как способ защиты от возникновения ошибок из-за влияния внешней среды. Результатами работы являются рассмотренная программно-реализованная модель квантового кода. Эта работа представляет собой исследование влияния окружающей среды на квантовую систему кубитов. В исследовании описаны основы квантовой теории информации, а также место в ней концепции квантовой запутанности. Была разработана методика исправления двух основных типов квантовых ошибок, основанная на реализации и исполнении определенных квантовых схем.

«Мы исследовали квантовые коды и в ходе работы выяснили ключевые факторы, влияющие на появление ошибок во время квантового вычислительного процесса. На основе полученных данных была выдвинута гипотеза о применении дополнительных кодов к вычислительному процессу на разных стадиях самого вычислительного процесса», – рассказал доцент кафедры вычислительной техники ИКТИБ ЮФУ кафедры, кандидата технических наук Сергей Гушанский.

Исследование имеет значение для области квантовых вычислений и компьютинга, так как ошибки в вычислениях, влияющих на итоговый результат вычислений, являются одной из важных проблем, стоящих перед данной областью исследований. По словам ученых, область применимости результатов исследования неограниченна. Результаты исследования, поддержанного грантом РФФИ, опубликованы в научном издании Software Engineering Application in Systems Design.

ЮФУ

100 статей

Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.

Показать больше