Исследователи UCL и NQCC измерили один логический кубит внутри блока QLDPC на Quantinuum H2
Препринт описывает QLDPC-хирургию на ионном процессоре H2-2 компании Quantinuum: считывается один из двух закодированных кубитов блока, второй остаётся нетронутым.
Эта страница переведена с английского. Названия компаний и продуктов, а также ссылки на источники оставлены без изменений. Читать оригинал на английском
Коды, объединяющие несколько логических кубитов в одном блоке, обещают снизить аппаратные затраты на отказоустойчивые квантовые вычисления, но лишь при условии, что каждым закодированным кубитом можно управлять по отдельности. Новый препринт сообщает об аппаратной проверке именно этой возможности. Сурабхи Лутра (Surabhi Luthra) из University College London и Алекс Оуэнс (Alex Owens) из британского National Quantum Computing Centre (NQCC) с помощью ионного процессора H2-2 компании Quantinuum измерили один логический кубит внутри двухкубитного кодового блока, не потревожив соседний. Этот метод называют QLDPC-хирургией.
Что было объявлено
Статья Individually Addressed Logical Pauli Measurements by QLDPC Surgery on a Trapped Ion Quantum Computer была отправлена на arXiv 28 октября 2026 года. По словам авторов, насколько им известно, измерение отдельных логических кубитов внутри многокубитного блока методом QLDPC-хирургии ранее на реальном оборудовании не выполнялось. Предыдущие эксперименты, отмечают они, использовали решёточную хирургию (lattice surgery) на кодовых блоках, каждый из которых содержал лишь один логический кубит.
Технические подробности
Команда закодировала два логических кубита в десяти физических кубитах данных с помощью обобщённого велосипедного кода [[10,2,3]] — представителя семейства квантовых кодов с проверкой чётности низкой плотности (QLDPC). Чтобы считать выбранный логический оператор, кодовый блок временно связывают со вспомогательным «гаджетом» из дополнительных кубитов. Проверки, измеренные на гаджете, дают значение целевого логического оператора, а блок после этого остаётся в своём кодовом пространстве. Поэтому измерение не разрушает состояние — в отличие от трансверсального считывания, которое коллапсирует закодированное состояние.
Согласно статье, результаты таковы:
- Один раунд хирургии с семью кубитами гаджета измерил оператор X первого логического кубита с вероятностью ошибки 0,72% и совпал с последующим трансверсальным измерением с ошибкой 1,03%.
- Декодирование по трём раундам извлечения синдромов снизило ошибку измерения гаджета до уровня ниже 0,26%.
- Незатронутый логический кубит-«наблюдатель» сохранился с ошибкой 0,21% за время трёхраундового измерения, а синдром после хирургии подтвердил возвращение блока в кодовое пространство.
- Повторное использование тех же кубитов гаджета для измерения X на первом логическом кубите, а затем Z на втором дало ошибку 1,12% во втором измерении.
Авторы отмечают, что их конструкция гаджета применима к произвольным QLDPC-кодам и лежит в основе вычислительных блоков предложенной архитектуры под названием Pinnacle.
Почему это важно
В статье напоминается, что отказоустойчивость на основе поверхностного кода требует от сотен до тысяч физических кубитов на каждый логический. QLDPC-коды способны сократить эти накладные расходы, храня по несколько логических кубитов в блоке, но им нужны связи за пределами ближайших соседей и способ адресовать каждый закодированный кубит. Неразрушающих, индивидуально адресуемых измерений Паули в сочетании с источником магических состояний достаточно для универсальных вычислений в модели, известной как вычисления на основе измерений Паули. Авторы называют свои результаты аппаратной валидацией хирургического примитива, на который опираются QLDPC-архитектуры.
За чем следить
Работа является препринтом, ещё не прошла рецензирование и использует небольшой код с расстоянием 3. Открытыми остаются вопросы: сохранит ли тот же подход с гаджетами эффективность на более крупных кодах с большим расстоянием, как он сочетается с подачей магических состояний для полноценных логических вычислений и сможет ли оборудование с фиксированной, а не перенастраиваемой связностью поддерживать его при разумных затратах кубитов.
Источники
Факты на этой странице взяты из указанных ниже источников и собраны DesignQuantum.