Исследователи Университета МИСИС создали систему на основе нейросетей, которая учится находить и исправлять погрешности в квантовых вычислениях. Разработка сочетает преимущества интеллектуальных и классических алгоритмов, поэтому эффективнее распознает ошибки, возникающие при увеличении количества кубитов – «строительных блоков» квантовых процессоров.
Суть алгоритма
Квантовые компьютеры, в отличие от обычных, используют кубиты – элементы, способные выполнять сложные вычисления быстрее классических процессоров. Однако кубиты крайне чувствительны к помехам: малейшее внешнее воздействие может исказить данные. Чтобы повысить надёжность квантовых вычислений, учёные Университета МИСИС представили алгоритм на основе рекуррентных нейронных сетей, который учится выявлять ошибки.
«Современные устройства совершают ошибки во многом из-за взаимодействия квантовой системы с её окружением. При этом даже небольшие погрешности критичны при масштабных вычислениях, так как искажение результата накапливается с каждой операцией. Повышение точности – одна из ключевых задач в развитии квантовых технологий», – пояснил директор института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексей Федоров.
Все будет точно
Метод основан на архитектуре рекуррентных нейронных сетей для анализа временных рядов данных, получаемых при периодическом измерении вспомогательных кубитов. Эта особенность позволяет алгоритму работать с различными кодами коррекции. Исследователи протестировали алгоритм на семействе циклических кодов коррекции, учитывая топологические особенности сверхпроводникового квантового процессора. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A (Q1).
«Главное преимущество разработки заключается в способности обучаться на данных, полученных с конкретного устройства. Это особенно важно в условиях, когда характер ошибок отличается от теоретически предполагаемых моделей. Кроме того, предложенный алгоритм декодирования не зависит от конкретного кода коррекции, что делает его универсальным и легко масштабируемым», – рассказал автор исследования Илья Симаков, инженер научного проекта лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС, научный сотрудник Российского квантового центра.
Исследование выполнено в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».
