Десятилетиями квантовые компьютеры, способные решать задачи в миллионы раз быстрее обычных, казались чем-то  почти фантастическим.

Но теперь ученые, возможно, нашли способ приблизить эту мечту.

Группа исследователей из Университета Осаки предложила новый метод создания так называемых магических состояний — особых квантовых состояний, которые критически важны для работы устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров.

Раньше их получение требовало огромных ресурсов, но теперь процесс стал в десятки раз эффективнее.

Магические состояния позволяют выполнять любые квантовые вычисления, даже если сам компьютер не поддерживает все необходимые операции изначально. Без них полноценный квантовый компьютер невозможен.

Результаты опубликованы в издании PRX Quantum.

Почему это важно? Квантовые компьютеры используют законы квантовой механики — например, запутанность и суперпозицию — чтобы обрабатывать информацию невероятно быстро. Но у них есть ахиллесова пята: они крайне чувствительны к помехам. Малейший скачок температуры или случайный фотон может разрушить вычисления.

Шум — главный враг квантовых компьютеров, — говорит Томох Итогава, ведущий автор исследования. — Нам нужно было найти способ создавать устойчивые состояния с минимальными затратами.

Обычно для этого используют дистилляцию магических состояний — процесс, требующий множества кубитов и огромных вычислительных мощностей. Японские ученые пошли другим путем: они разработали метод, который работает на уровне отдельных кубитов, а не сложных систем.

В результате:

• Меньше кубитов — больше эффективности.
• В десятки раз сократились временные и энергетические затраты.

Это не магия, а физика, — шутит Кейсуке Фудзии, старший автор работы. — Но результат действительно волшебный.

Теперь, возможно, эра квантовых вычислений наступит гораздо раньше, чем мы думали.

Исследование может ускорить появление практичных квантовых компьютеров, которые:

• Решат задачи оптимизации — от логистики до фармацевтики.
• Взломают современные шифры — что заставит пересмотреть кибербезопасность.
• Ускорят разработку лекарств — моделирование молекул станет быстрее.

Но главное — метод снижает ресурсозатратность, а значит, коммерческие квантовые системы могут появиться уже в этом десятилетии.

Метод тестировался только в симуляциях — реальные квантовые системы куда капризнее. Также неясно, как технология масштабируется для сложных вычислений. Пока это лишь теоретический прорыв, требующий экспериментальной проверки.

Ранее российские ученые открыли новый способ передачи данных в квантовых компьютерах.