Ученые ИКТИБ ЮФУ разработали корректирующий автоморфизм повторяющегося кода для квантовой коррекции ошибок.

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, к.т.н. Сергея Гушанского. Также в исследовании принимал активное участие профессор кафедры естествознания и безопасности жизнедеятельности Таганрогского института им. 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, к.т.н. Сергей Гушанский.

Данное исследование значимо и важно 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 20-07-00368, опубликованы в научном издании «Software Engineering Application in Systems Design».