A Google fontos lépést tett afelé, hogy a folyamatos fejlesztési állapotban lévő, jelenleg 54 fizikai qubit kezelésére képes Sycamore kvantumszámítógépükön lévő kényes információkat megvédjék a megsemmisítésükre is képes hibáktól. Egyelőre azonban nem az összestől, ami kulcsfontosságú a teljes kapacitásában működő rendszer felépítéséhez. A mostani eredmények mindenesetre bizakodásra adnak okot, a kutatók szerint belátható közelségben van a teljes hibakorrekció.

Kvantumszámítógépeket bő két évtizede fejlesztenek, születtek már látványos sikerek, de a kvantumbitek (qubitek) sokkal bonyolultabbak és kényesebbek, mint hagyományos megfelelőik, a bitek. A környezetből, például elektromos vagy mágneses mezőkből érkező legkisebb zaj megszüntetheti az állapotukat, és vagy nullák, vagy egyek maradnak.

A Google-gép szupravezető fémek apró áramköreiből álló qubitjeinek különféle energiákkal maximum 15 mikroszekundumig fenntartható két állapotuk van. A zaj utána működésképtelenné teszi őket. A 15 mikroszekundum viszont távolról sem elég a nagyszabású célok megvalósításához.

Egy hagyományos komputer a bitek redundáns másolatainak elkészítésével és a pontos állapot ellenőrzésére történő felhasználásukkal védi meg magát a hibáktól. Egy kvantumszámítógép képtelen erre, mert a kvantummechanizmusok nem teszik lehetővé a qubitek ismeretlen állapotának másolását egy másik qubitre. Ha egy qubit állapota például az 1 30 és 70 százaléka, akkor az három, csoportot alkotó qubitbe mehet át, amelyben mindhárom 30 százaléka 0, és mindhárom 70 százaléka 1. Ez a nagyobb, de egyenértékű kvantumállapot segíthet kiszűrni a hibákat.

Az adat-qubitek közvetlen mérésével sajnos nem tehető meg, mert maga a mérés vetne véget a kettős állapotnak. A kutatók az adat-qubitek kiegészítő qubitekkel való összevonását, minden egyes kiegészítő qubit és szomszédja összefonódását – kvantumkapcsolatát – javasolják. A kiegészítő qubitek folyamatos mérésével megállapítható a szomszédos adat-qubitek egymáshoz való viszonya – anélkül, hogy az utóbbiakat mérni kellene. Ezek az elforgatott qubitek így, elvileg visszahelyezhetők az eredeti állapotukba.

Maximum tizenegy adat-qubites lánccal a Google kutatói elérték, hogy a fizikai qubitek számának növekedésével, a logikai qubit exponenciálisan növekvő ideig fenntartható. Azzal, hogy egyetlen qubit állapotát akár tizenegy adat-qubitre osztották szét, 50 mikroszekundum után 40-ről 0,2 százalékra csökkentették a hibalehetőséget. A hibák exponenciálisan növekvő mennyiségben törlődnek, amellyel talán elérhető, hogy egy logikai qubit több mint ezer adat-qubitre szétosztott állapotát tetszőleges ideig fenn lehessen tartani.

A kutatók azonban csak félúton vannak. Egyrészt, a megfordított qubiteket még nem mozgatták vissza az eredeti állapotukba – működő kvantumkomputeren ezt meg kellene tenniük. Másrészt – és ez a fontosabb – nem tudták szimultán megoldani a qubitekkel felmerülhető két hibát: a kvantumállapot 0 és 1 része közötti váltást (bit flips), illetve a 0 és 1 részek matematikai elrendezését meghatározó változást (phase flips).

A Google által ígért közeljövőbeli megoldáshoz pluszdimenzióra lesz a szükség.