Когда число вычислительных элементов в квантовых компьютерах приближается к тысяче, передача информации между ними перестает быть формальностью и становится технической задачей. Именно с этим столкнулись физики из ИТМО, которые совместно с коллегами из Лондонского института математических наук предложили оригинальное решение.

Современные квантовые процессоры оперируют сотнями кубитов, и с каждым годом их число увеличивается. Такие элементы хранят и обрабатывают данные в квантовом виде. Но при больших масштабах система сталкивается с проблемой: как передать информацию по цепочке из десятков и сотен кубитов быстро и без искажений.

Специалисты ИТМО предложили метод, который помогает управлять этой передачей. Речь идет о плавном изменении силы связей между кубитами во времени. В начале взаимодействие активнее между ближайшими элементами, но затем акцент смещается в сторону более дальних связей. Такой подход обеспечивает точную доставку квантового состояния из одной точки цепочки в другую.

Ученые рассчитали минимально возможное время передачи информации для систем с любым числом кубитов. До этого подобные вычисления удавалось провести только для малых систем. Новый метод показал прирост скорости примерно на 40% по сравнению с существующими алгоритмами — при этом точность передачи практически не пострадала.

По словам специалистов, такая схема масштабируется и подходит для платформ на сверхпроводниковых кубитах. Она может использоваться в задачах моделирования сложных молекул, где важна длинная последовательность операций. Кроме того, алгоритм сокращает количество логических шагов, что снижает уровень ошибок.

Разработку уже рассматривают как потенциальную основу для новых архитектур квантовых процессоров. Она позволяет эффективнее использовать ресурсы и приблизить практическое применение квантовых вычислений в научных и инженерных задачах.