Прорыв в квантовых вычислениях: точность вентилей — 99,999%

Прорыв в квантовых вычислениях: точность вентилей — 99,999%

Прорыв в квантовых вычислениях: точность вентилей — 99,999%

Группа исследователей из Делфтского технического университета, работающая совместно с Fujitsu и Element Six, разработала квантовые вентили, использование которых позволило снизить уровень ошибок до менее чем 0,1%.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Applied.

Команда под руководством Ханса Бартлинга решила одну из ключевых задач квантовых вычислений — добиться вероятности ошибки менее 1% на каждый вентиль. Это открывает возможность компенсировать возникающие шумы с помощью механизмов коррекции ошибок.

В основе разработки — алмазные кубиты, использующие электронный и ядерный спины азото-замещённых вакансий в кристаллической решётке. Такие кубиты демонстрируют высокую стабильность при низких температурах благодаря минимальному взаимодействию с внешней средой. Однако сложности в управлении спиновыми состояниями и внешние помехи ранее не позволяли достичь необходимой точности.

Учёным из Делфта удалось решить эту проблему, применив алмазы с пониженным содержанием изотопа углерод-13 — основного источника импульсных помех. Кроме того, им удалось изолировать кубиты от остаточного шума. Для коррекции ошибок использовался метод томографии наборов вентилей, который позволяет выявлять даже незначительные отклонения в работе квантовых операций.

В результате точность однокубитовых операций достигла 99,999%. При масштабировании системы точность снижается, но остаётся в пределах менее 0,1%. По мнению исследователей, полученные результаты могут повысить точность вычислений не только в алмазных системах, но и на базе более доступных материалов — например, карбида кремния или кремния.

Тем не менее, как отмечают авторы работы, до коммерческого применения квантовых вычислений ещё предстоит пройти долгий путь. Необходима доработка всего технологического стека, и научному сообществу предстоит тесное взаимодействие с индустрией.

Ранее о решениях, устраняющих ключевые барьеры на пути к масштабируемым квантовым вычислителям, сообщали Google и Microsoft.

ИнфоТеКС представила квантовый генератор случайных чисел ViPNet QRNG

Компания «ИнфоТеКС» сообщила о расширении линейки квантовых криптографических систем ViPNet QCS. В неё вошёл новый продукт — ViPNet QRNG, квантовый генератор случайных чисел. Это устройство создаёт случайные последовательности не за счёт программных алгоритмов и не на базе обычных шумовых процессов, а с опорой на квантовые явления.

Именно это и считается его ключевой особенностью: такая генерация должна быть не псевдослучайной, а физически непредсказуемой.

Подобные последовательности нужны в самых разных задачах. В первую очередь — в криптографии, где случайные числа используются при создании секретных ключей для симметричных и асимметричных алгоритмов. Но область применения этим не ограничивается: такие решения могут использоваться и в исследовательских проектах, и в финансовой сфере, и в некоторых сценариях, связанных с ИИ.

Сам генератор выполнен в формфакторе M.2, то есть его можно встраивать в программно-аппаратные комплексы. По замыслу разработчика, устройство может применяться как альтернатива и программным генераторам случайных чисел, и более привычным аппаратным решениям, которые опираются на шумовые процессы.

В основе работы ViPNet QRNG лежит детектирование квазиоднофотонного излучения светодиода с последующей математической обработкой полученного сигнала. Источником такого излучения выступает полупроводниковый светодиод, работающий в непрерывном режиме. Это, как утверждает компания, позволяет повысить интенсивность поступления фотонов на детектор. При этом сам путь от источника излучения к фотодетектору сделан максимально коротким.

В компании отмечают, что при разработке устройства особое внимание уделялось не только самой генерации случайности, но и вопросам воспроизводимости характеристик и проверяемости качества получаемых последовательностей. Это важный момент: в криптографии мало просто заявить, что числа случайны, — нужно ещё подтвердить, что источник энтропии действительно даёт надёжный результат.

По словам представителей «ИнфоТеКС», новый генератор уже используется в некоторых продуктах ViPNet. Также предполагается, что его можно будет интегрировать и в решения других производителей СКЗИ.

RSS: Новости на портале Anti-Malware.ru