Прокачка магических состояний помогла Google повысить надежность квантовых вычислений

Технология работает, но все еще нуждается в улучшении.

Исследовательскому подразделению Google удалось повысить надежность квантовых вычислений с помощью технологии «магических состояний» (magic state cultivation). Ее внедрение позволило сократить количество ошибок при подготовке специальных квантовых состояний примерно в 40 раз, точность состояний достигла 99.99%.

Магические состояния — в целом не новая концепция в квантовых вычислениях. Они используются для выполнения универсальных квантовых алгоритмов с коррекцией ошибок, но есть нюанс: каждое такое состояние можно применить только один.

Традиционный метод предполагает обработку множества несовершенных состояний, но он требует большого числа кубитов и занимает много времени. В Google предложили другой подход.

Вместо одновременной подготовки большого количества магических состояний исследователи постепенно повышают качество одного состояния, проверяя его на промежуточных этапах. При обнаружении ошибок процесс прекращается и начинается заново.

Реализация технологии заняла два года: идея «прокачки» магических состояний появилась у исследователей в 2024 году; теперь ее впервые удалось проверить на реальном квантовом процессоре. Попутно выяснилось, что пройти отбор удается лишь примерно 8% магических состояний.

Исследователи также показали возможность использования «прокачанного» магического состояния в системе квантовой коррекции ошибок. Интеграция привела к снижению качества состояний, но исследователи надеются разобраться с этой проблемой.