أجهزة الكمبيوتر الكمومية تتخذ خطوة كبيرة في مجال تصحيح الأخطاء

لكي تنتقل أجهزة الكمبيوتر الكمومية من الفضول البحثي إلى أجهزة مفيدة عمليًا، يحتاج الباحثون إلى السيطرة على أخطائهم. لقد اتخذ بحث جديد من Microsoft وQuantinuum الآن خطوة كبيرة في هذا الاتجاه.

أجهزة الكمبيوتر الكمومية اليوم عالقون بقوة في عصر "الكم المتوسط ​​الحجم الصاخب" (NISQ). بينما حققت الشركات بعض النجاح في التوتير أعداد كبيرة من الكيوبتات معًافهي شديدة التأثر بالضوضاء التي يمكن أن تؤدي إلى تدهور حالتها الكمومية بسرعة. وهذا يجعل من المستحيل إجراء العمليات الحسابية بخطوات كافية لتكون مفيدة عمليًا.

وفي حين ادعى البعض أنه لا يزال من الممكن استخدام هذه الأجهزة المزعجة بشكل عملي، إلا أن الإجماع هو أن مخططات تصحيح الخطأ الكمي ستكون حيوية لتحقيق الإمكانات الكاملة للتكنولوجيا. لكن تصحيح الأخطاء أمر صعب في أجهزة الكمبيوتر الكمومية لأن قراءة الحالة الكمومية للكيوبت تؤدي إلى انهيارها.

ابتكر الباحثون طرقًا للتغلب على هذه المشكلة باستخدام رموز تصحيح الأخطاء التي تنشر كل جزء من المعلومات الكمومية عبر كيوبتات مادية متعددة لإنشاء ما يُعرف باسم الكيوبت المنطقي. وهذا يوفر التكرار ويجعل من الممكن اكتشاف الأخطاء في الكيوبتات المادية وتصحيحها دون التأثير على المعلومات الموجودة في الكيوبت المنطقي.

ويكمن التحدي في أنه حتى وقت قريب، كان من المفترض أن الأمر قد يستغرق ما يقرب من 1,000 كيوبت مادي لإنشاء كل كيوبت منطقي. تحتوي أكبر المعالجات الكمومية اليوم على هذا العدد من الكيوبتات فقط، مما يشير إلى أن إنشاء ما يكفي من الكيوبتات المنطقية لإجراء حسابات ذات معنى كان لا يزال هدفًا بعيد المنال.

لقد تغير ذلك في العام الماضي عندما أظهر باحثون من جامعة هارفارد وشركة QuEra الناشئة أنهم قادرون على ذلك توليد 48 كيوبت منطقية من 280 فقط جسديًا. والآن ذهب التعاون بين Microsoft وQuantinuum إلى خطوة أبعد من خلال إظهار أنه ليس بإمكانهما إنشاء كيوبتات منطقية فحسب، بل يمكنهم في الواقع استخدامها لقمع معدلات الخطأ بعامل 800 وتنفيذ أكثر من 14,000 إجراء تجريبي دون خطأ واحد.

"ما فعلناه هنا يصيبني بالقشعريرة،" كريستا سفور من شركة مايكروسوفت قال عالم جديد. "لقد أظهرنا أن تصحيح الأخطاء قابل للتكرار، وهو ناجح، ويمكن الاعتماد عليه."

كان الباحثون يعملون باستخدام المعالج الكمي H2 الخاص بشركة Quantinuum، والذي يعتمد على تقنية الأيونات المحاصرة، وهو صغير نسبيًا يبلغ 32 كيوبت فقط. ولكن من خلال تطبيق رموز تصحيح الأخطاء التي طورتها Microsoft، تمكنوا من إنشاء أربعة كيوبتات منطقية لا تتعرض إلا لخطأ كل 100,000 عملية تشغيل.

أحد أكبر الإنجازات، كما لاحظ فريق Microsoft لبلوق وظيفةكانت حقيقة أنهم تمكنوا من تشخيص الأخطاء وتصحيحها دون تدمير الكيوبتات المنطقية. ويرجع ذلك إلى النهج المعروف باسم "استخراج المتلازمة النشطة" الذي يمكنه قراءة معلومات حول طبيعة الضوضاء التي تؤثر على الكيوبتات، بدلاً من حالتها، كما يقول سفور. قال IEEE الطيف.

ومع ذلك، فإن نظام تصحيح الخطأ كان لديه مدة الصلاحية. عندما أجرى الباحثون عمليات متعددة على الكيوبت المنطقي، متبوعًا بتصحيح الخطأ، وجدوا أنه بحلول الجولة الثانية، كانت معدلات الخطأ نصف تلك الموجودة في الكيوبتات المادية فقط، وبحلول الجولة الثالثة لم يكن هناك أي تأثير ذو دلالة إحصائية.

وعلى الرغم من أن النتائج مثيرة للإعجاب، فقد أشار فريق Microsoft في منشور مدونته إلى أن إنشاء أجهزة كمبيوتر كمومية قوية حقًا سيتطلب كيوبتات منطقية ترتكب أخطاء مرة واحدة فقط كل 100 مليون عملية.

وبغض النظر عن ذلك، فإن النتيجة تمثل قفزة هائلة في قدرات تصحيح الأخطاء، وهو ما طالبت به شركة Quantinuum بيان صحفي يمثل بداية حقبة جديدة في الحوسبة الكمومية. في حين أن هذا قد يكون تسرعًا طفيفًا، إلا أنه يشير بالتأكيد إلى أن الجداول الزمنية للأشخاص عندما نحقق الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء قد تحتاج إلى تحديث.

الصورة الائتمان: الكمبيوتر الكمي الكمي Quantinuum H2 / الكم

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://singularityhub.com/2024/04/04/quantum-computers-take-a-major-step-with-error-correction-breakthrough/