Fysiker vid University of Sydney har hittat ett "quantum hack" som borde möjliggöra enorma effektivitetsvinster inom kvantberäkningsteknik.

Som forskare på IBM, Google, Microsoft och universitet över hela världen försöker skala upp kvantteknik för att göra en praktisk kvantdator, att hitta sätt att göra beräkningar inom en acceptabel felgräns är ett stort tekniskt problem.

Byggstenarna i kvantmaskiner - kvantbitar, eller qubits - är benägna att störa från omgivande miljöer, vilket leder dem till att dekoherera och förlora sina kvantegenskaper. Att tillåta detta genom felkorrigering är avgörande för en framgångsrik skala av kvantteknik.

Det teoretiska genombrottet från David Tucketts team, Professor Stephen Bartlett och docent Steven Flammia möjliggör en ökning med 400 procent i mängden störningsbrus som ett kvantdatasystem teoretiskt kan upprätthålla samtidigt som det behåller sin trohet.

"Detta uppnås genom att skräddarsy vår kvantavkodare för att matcha egenskaperna hos bruset som qubiterna upplever, sa docent Flammia.

"I det avseendet, vi 'hackar' den allmänt accepterade kodningen för felkorrigering, "Sade professor Bartlett.

Forskningen publiceras i veckan i tidskriften på högsta nivå Fysiska granskningsbrev . Det ingår i Tucketts arbete som doktorand vid universitetet.

För närvarande är tumregelns tröskel för trohet i en qubit-arkitektur cirka 1 procent. Detta innebär att minst 99 procent av ett systems qubits måste behålla information och sammanhang för relevanta tidsperioder för att kunna göra användbara beräkningar.

Denna verkliga tröskel på 1 procent kommer från ett teoretiskt tillvägagångssätt där idealisk hårdvara bör tillåta 10,9 procent felgräns. Minskningen i toleransen kommer från "buller" vid användning av verkliga maskiner.

Om vi ​​antar idealisk hårdvara, arbetet i kvantteamet i Sydney, som är baserad vid University of Sydney Nano Institute, har en felkorrigeringströskel på upp till 43,7% - en fyrfaldig förbättring av den nuvarande teoretiska grunden för felkorrigering.

Detta innebär att färre fysiska qubits kan krävas för en enda kvantlogikport - eller grundläggande kvantkrets - som kan utföra en användbar beräkning.

Denna nya metod bör vara tillämplig i alla kvantsystem - oavsett om qubiterna är beroende av superledare, instängda joner, halvledare, eller topologiska strukturer (om de skulle behöva dem).

Experimentella forskare måste nu tillämpa detta "kvanthack" på verkliga system för att se hur det flödar genom att använda "bullriga" hårdvara.