Forskare har utvecklat algoritmer kallade fantomkoder för att göra kvantdatorer mindre felbenägna, vilket potentiellt tillåter dem att köra komplexa simuleringar effektivare. Dessa koder möjliggör sammanflätning av logiska qubits utan fysiska manipulationer, vilket minskar riskerna för fel. Metoden visar lovande resultat för uppgifter som kräver omfattande sammanflätning, även om den inte är en komplett lösning på utmaningarna inom kvantdatorer.
Kvantdatorer står inför betydande hinder på grund av fel som länge har väckt tvivel kring deras praktiska användbarhet. Tidiga fysiker ifrågasatte om dessa apparater någonsin skulle kunna fungera tillförlitligt, med tanke på svårigheterna att korrigera fel. Idag finns olika typer av kvantdatorer som har bidragit till vetenskapliga upptäckter, men problemet med fel kvarstår olöst. Shayan Majidy vid Harvard University och hans kollegor har föreslagit fantomkoder som en lösning. Dessa algoritmer hanterar beräkningar som involverar många steg, vilka är långa och benägna att ackumulera fel. Kvantdatorer fungerar med fysiska enheter kallade qubits, men felresistenta beräkningar bygger på logiska qubits – grupper av fysiska qubits som delar information för att sänka felprocenten. Vanligtvis kräver manipulation av logiska qubits fysiska ingrepp, som att applicera lasrar eller mikrovågor för att sammanfläta dem eller ändra deras egenskaper. Fantomkoder tillåter dock flera logiska qubits att bli sammanflätade utan sådana ingrepp, vilket ger dem namnet från denna ”fantom”-effekt. Detta minskar antalet fysiska operationer som behövs, ökar effektiviteten och minimerar möjligheter till fel. I dator-simuleringar testade teamet fantomkoder på två uppgifter: att förbereda ett speciellt qubit-tillstånd som ofta används i beräkningar och att simulera en leksaksmodel av ett kvantmaterial. Resultaten var upp till 100 gånger mer exakta än de från konventionella felkorrigeringsmetoder. Majidy betonar att fantomkoder inte är universella; de fungerar bäst i scenarier som redan kräver höga nivåer av sammanflätning. ”Det är ingen gratis lunch. Det är bara en lunch som redan fanns där och som vi inte åt,” säger han. Mark Howard vid University of Galway jämför valet av felkorrigeringskoder med att välja rustning: fantomkoder erbjuder flexibilitet som ringbrynja men kräver fler qubits och passar inte alla tillämpningar. Dominic Williamson vid University of Sydney tillägger att deras konkurrenskraft beror på framtida framsteg i hårdvaran. Majidys team samarbetar med byggare av kvantdatorer som använder ultrakalla atomer, med målet att skräddarsy program mer exakt för specifika uppgifter och hårdvara. Forskningen publiceras i ett arXiv-förtryck med DOI: 10.48550/arXiv.2601.20927.