Первый успешный квантовый корректор ошибок для кудитов

Исследователи из Йельского университета впервые продемонстрировали квантовую коррекцию ошибок для кудитов — квантовых систем, способных существовать в более чем двух состояниях. В эксперименте использовались кутрит (3-уровневая система) и кукварт (4-уровневая система). Работа опубликована в журнале Nature.

Квантовые компьютеры обычно оперируют кубитами, которые могут находиться в состояниях 0, 1 или в суперпозиции обоих. Однако кудиты, благодаря большему размеру гильбертова пространства, позволяют выполнять более сложные операции и упрощают задачи, такие как построение квантовых вентилей или моделирование сложных систем.

Квантовая коррекция ошибок (QEC) играет ключевую роль в защите квантовой информации от шума и ошибок. Большинство экспериментов в этой области сосредоточено на кубитах, но кудиты долгое время оставались в стороне. В новом исследовании ученые применили код Готтсмана–Китаева–Прескилла (GKP) для коррекции ошибок в кутритах и куквартах.

Для оптимизации систем использовался алгоритм обучения с подкреплением, что позволило преодолеть порог эффективности коррекции ошибок. Однако увеличение потерь фотонов и скорости дефазировки может привести к сокращению времени жизни квантовой информации, закодированной в логических кудитах.

Результаты исследования открывают новые возможности для создания более устойчивых и масштабируемых квантовых компьютеров, что может привести к прорывам в криптографии, материаловедении и разработке лекарств.

Подробнее о работе можно узнать в статье: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08899-y.