Кванттық компьютерлер жылдар бойы болашақ машиналары ретінде танымал болды. Олар кез келген шифрлауды бұзу, молекулаларды модельдеу және ғылыми жаңалықтарды ондаған жылдарға жеделдету мүмкіндігімен танымал. Бірақ ұзақ уақыт бойы айтылмай келе жатқан мәселе бар. Бұл компьютерлер ешқашан тұрақты емес дерлік.
Кванттық есептеулер кубиттерге – бір уақытта бірнеше күйде бола алатын элементтерге негізделген. Кванттық машиналарды соншалықты қуатты ететін нәрсе осы. Бірақ бұл оларды өте нәзік етеді. Ең аз ауытқу – жылу, діріл, электромагниттік шу – есептеуді бұзуы мүмкін.
Сондықтан, бүгінгі кванттық индустриядағы негізгі жарыс жылдамдықты арттыру емес, есептеулердің істен шығуына жол бермеу болып табылады. Аналитикалық шолуға сәйкес, қателерді түзету бүкіл технологияның негізгі кедергісіне айналды.
Неліктен кванттық компьютерлер кәдімгі компьютерлерге қарағанда жиі қателіктер жібереді?
Кәдімгі компьютер болжамды түрде жұмыс істейді. Егер ол қате жіберсе, бұл әрқашан бағдарламалық жасақтама мәселесі. Кванттық компьютер қателіктерді басқа себеппен жібереді. Ол сөзбе-сөз есептеу мен хаос арасындағы шекарада бар.
Кубиттің күйін бұзбай, оны жай ғана «ұстап» немесе тексеру мүмкін емес. Есептеу жүріп жатқанда, кубиттер ерекше, тұрақсыз күйде қалуы керек. Есептеу неғұрлым ұзақ болса және оған қатысатын кубиттер неғұрлым көп болса, сәтсіздік ықтималдығы соғұрлым жоғары болады.
Инженерлер қарапайым шешім жоқ екенін тез түсінді. Дәстүрлі жүйелердегідей «қателерді тексеруді» қосу мүмкін емес. Кез келген қателерді тексерудің өзі кубиттердің күйін өзгертеді. Сондықтан әзірлеушілер ондаған физикалық кубиттерді бір логикалық кубитке біріктіретін күрделі тізбектерді жасай бастады. Бұл логикалық кубит тұрақтырақ, бірақ үлкен шығынға ұшырайды. Кейде бір сенімді кубит бірнеше ондаған нақты кубиттерді қажет етеді. Сондықтан бүгінгі таңда тіпті ең озық кванттық компьютерлер де өте шектеулі тапсырмаларды орындайды. Олар істен шығудан аулақ болуға тырысып, тым көп уақыт жұмсайды.
Rosetta Stone және инженерлердің таңқаларлық шешімдері
2025 жылы Австралиядан келген зерттеушілер «кванттық есептеулердің Розетта тасы» деп аталатын тәсілді ұсынды. Бұл салыстыру кездейсоқтық емес. Розетта тасы бір кездері ежелгі мәтіндерді шешуге мүмкіндік берген. Мұндағы идея ұқсас - күрделі кванттық тілді басқаруға оңай түрге аудару.
Ғалымдар кубит санын көбейтудің орнына басқаша тәсілді қолданды. Олар арнайы тұзақта ұсталатын жалғыз ионды пайдаланып, оның тербелістерін ақпарат тасымалдаушы ретінде пайдаланды. Бір объект - бірнеше күй.
Бұл кванттық ақпаратты ықшам және аз қателіктермен кодтауға мүмкіндік берді. Маңызды бонус - құрылғы бөлме температурасында, көптеген кванттық жүйелер үшін қажет болатын қатты салқындатудысыз жұмыс істейді.
Дегенмен, бұл тәсілдің шектеулері бар. Ол барлық мәселелерге жарамайды және әмбебап кванттық компьютер жасауға мүмкіндік бермейді. Дегенмен, тұрақтылыққа жету жолы масштабтау арқылы емес, күрделі архитектура арқылы өтуі мүмкін екенін көрсетті.
Ертегісіз сиқыр: кванттық күйлер қалай тазартылады
Кванттық физикада маңызсыз естілетін термин бар: «сиқырлы күйлер». Бірақ оның артында өте нақты идея бар. Бұл кәдімгі компьютерлерде тиімді түрде қайталау мүмкін емес кванттық конфигурациялар.
Олар кванттық машиналарға классикалық машиналар жасай алмайтын нәрсені жасауға мүмкіндік береді. Мәселе мынада, мұндай күйлер өте тұрақсыз. Олар шу шығарады, ыдырайды және дәлдігін жоғалтады.
Шешім дистилляция деп аталады. Бұл көптеген кедей, шулы күйлерді алып, оларды аз мөлшерде әлдеқайда таза күйлерге бөлетін процесс. Бұл спиртті дистилляциялауға немесе суды тазартуға ұқсас. 2025 жылы зерттеушілер бұл тазартуды тек жеке физикалық элементтерге ғана емес, логикалық кубиттерге де қолдануға болатынын көрсетті. Бұл алға жылжудағы маңызды қадам болды. Әзірлеушілердің айтуынша, қателік деңгейі мың операцияның бірінен миллиард операцияның біріне дейін төмендетілді. Кванттық есептеулер үшін бұл іс жүзінде революция.
Прогресстің бағасы және мүмкін болатын шектеулер
Дегенмен, бұл сиқырдың бағасы бар. Бір тұрақты сиқырлы күйге жету үшін басқа көптеген нәрселерді құрбан ету керек. Кванттық компьютер ресурстарының айтарлықтай бөлігі мәселелерді шешуге емес, өзін-өзі қолдауға жұмсалады.
Шын мәнінде, қазіргі заманғы кванттық машиналар уақытының көп бөлігін өз қателіктерін түзетуге жұмсайды. Бірақ әзірге балама жоқ. Онсыз олар зертханалық тәжірибелерден әрі қарай жылжи алмайды.
Зерттеушілер сиқырлы күйлер мен оларды тазарту әдістері болашақ кванттық архитектуралардың негізін құрайтынымен келіседі, тіпті олар бүгінгі стандарттар бойынша қымбат, күрделі және тиімсіз болса да.
Бірақ технология тарихы дәл осы таңқаларлық және ебедейсіз шешімдер көбінесе жетістіктерге негіз болатынын көрсетеді.
Кванттық компьютерлер әлі күнге дейін күнделікті өмірде қолданылмайды. Бірақ ұзақ уақыт ішінде алғаш рет шынайы кванттық үстемдікке жол бар екені айқын болды. Және бұл жылдамдықта емес, қателерді басқаруда жатыр.
