Коллектив ученых Санкт-Петербургского университета под руководством профессора СПбГУ Татьяны Юрьевны Голубевой работает над созданием протоколов управляемой генерации квантовых негауссовых состояний света, обладающих заданными свойствами. Разработка позволит обнаружить системы, наиболее пригодные для построения протоколов коррекции квантовых ошибок и перехода к полномасштабным квантовым вычислителям. Проект «Управляемая генерация негауссовых квантовых состояний в схемах с измерениями» поддержан грантом РНФ.
В настоящее время развитие отечественных и зарубежных квантовых вычислений находится на этапе разработки шумящих квантовых систем среднего масштаба (NISQ-систем), при этом развитие ИТ-технологий и Искусственного интеллекта с каждым годом требует решения более сложных задач и ускорения процесса расчетов. Именно поэтому перед учеными всего мира стоит вопрос перехода к полномасштабным квантовым вычислителям, способным обрабатывать в разы больше информации.
Как рассказывает один из исполнителей проекта, старший преподаватель СПбГУ Эдуард Зинатуллин, чтобы совершить такой переход, необходимо построить квантовые коды коррекции ошибок, позволяющие сохранить целостность суперпозиционного состояния, и, как следствие, мощности устройства. Для этой цели ученые СПбГУ исследуют механизм генерации негауссовых состояний для практической реализации — от выполнения небольших конкретных алгоритмов, до крупномасштабных универсальных квантовых вычислений с исправлением ошибок.
Главная идея проекта — акцентировать внимание на сближение теоретического запроса и экспериментальных возможностей и, как следствие, на расширение класса негауссовых состояний, используемых в приложениях. Данная процедура необходима для построения протоколов коррекции ошибок на основе негауссовых состояний, которые возможно получить в эксперименте.
«В настоящее время мы можем отметить повышенный интерес к негауссовым квантовым состояниям, однако в существующих сегодня квантовых информационных протоколах их включают как идеализированную математическую модель, тогда как исследования показывают, что невозможно получить требуемые, идеальные состояния экспериментально. Наш проект направлен на сближение этих позиций: мы планируем исследовать свойства негауссовых состояний, доступных для современного эксперимента и посмотреть, какие преимущества можно ожидать от их использования в приложениях», — говорит Татьяна Голубева.
Проект универсантов станет важным шагом для развития квантовых вычислителей и перехода к их полномасштабной версии. В будущем это внесет большой вклад в разработку новых материалов, лекарств, поиск новых источников энергии и другие области, где требуется обработка большого объема информации. Первые полученные результаты опубликованы в статье "Error Correction Using Squeezed Fock States".
См. также:
СПбГУ запускает онлайн-курс по программированию квантовых компьютеров