Немарковские ошибки найдены в сверхпроводящих кубитах и данных Google Willow и IBM

Несколько научных групп сообщают, что ошибки квантовых компьютеров могут обладать памятью, что противоречит марковскому допущению, на котором построена квантовая коррекция ошибок (QEC), пишет издание «Наука» naukatv.ruНаука 2.0naukatv.ruОткрыть источник ↗. Допущение гласит, что ошибки, случившиеся в разные моменты времени, не связаны между собой. Однако эффекты памяти раз за разом проявляются в экспериментах.

Где нашли эффекты памяти

Иоан Поп из Технологического института Карлсруэ с коллегами нашёл в окружении сверхпроводящего кубита долгоживущие дефекты, каждый из которых может работать как память. «Мы прямо показываем, как это долгоживущее окружение ломает одно из допущений коррекции ошибок», — говорит он. Группа Рами Барендса из Юлихского исследовательского центра обнаружила похожие нарушения марковского допущения на другом типе сверхпроводящего кубита.

Допущение проверяли и на уровне целых машин. В 2025 году Джон Фидель Кам из Агентства по науке, технологиям и исследованиям в Сингапуре с соавторами проанализировал ключевой эксперимент по коррекции ошибок на квантовом компьютере Google Willow. Часть трудноисправимых ошибок соответствовала модели, в которой марковское допущение не выполняется. Грегори Кироз из Университета Джонса Хопкинса показал, что модель с немарковскими эффектами описывает компьютер IBM в семь раз лучше стандартных моделей шума. В IBM Quantum сообщили, что переделали свои машины с учётом новых данных. Научный сотрудник компании Алиреза Сейф пояснил, что исследование немарковских эффектов на новом оборудовании продолжается.

Лоренца Виола из Дартмутского колледжа также обнаружила, что «помнящие» части окружения могут сами вести себя как квантовые системы и откликаться на кубит. Это ещё один тип ошибок, который QEC пока не учитывает naukatv.ruНаука 2.0naukatv.ruОткрыть источник ↗.

Что остаётся открытым

Работа предварительная. По мере роста числа кубитов ранее несущественные эффекты могут усиливаться. Каван Моди, один из авторов исследования Google Willow, считает, что бить тревогу рано, но ни теоретических, ни экспериментальных гарантий, что проблема не обострится, нет. «Мы не до конца знаем, где именно она ломается», — говорит он.

Есть теоремы, согласно которым отказоустойчивости можно достичь и при наличии эффектов памяти. Насколько сильными могут быть корреляции, прежде чем они станут проблемой, — открытый вопрос.

Поп полагает, что QEC можно адаптировать к немарковским ошибкам. Разработанный его группой метод измерений может помочь находить эффекты памяти в устройствах и обходить их. Кам добавляет, что коррелированные ошибки можно смягчать, подстраивая алгоритмы управления и считывания naukatv.ruНаука 2.0naukatv.ruОткрыть источник ↗.