Sissejuhatus
Kvantvigade parandamise maailmas on kuningale tulemas allajääja.
Eelmisel nädalal teatasid kahe rühma uued simulatsioonid, et kasvav kvantviga parandavate koodide klass on suurusjärgu võrra tõhusam kui praegune kullastandard, mida nimetatakse pinnakoodiks. Kõik koodid töötavad, muutes veaohtlike kubitide hordi palju väiksemaks "kaitstud" kubitideks, mis teevad harva vigu. Kuid kahes simulatsioonis võivad madala tihedusega paarsuskontrolli või LDPC koodid muuta kaitstud kubitid 10–15 korda vähem töötlemata kubiteid kui pinnakood. Kumbki rühm ei ole neid simuleeritud hüppeid tegelikus riistvaras rakendanud, kuid eksperimentaalsed joonised viitavad sellele, et need koodid või nendetaolised koodid võivad kiirendada võimekamate kvantseadmete saabumist.
"Tõesti tundub, et see hakkab teoks saama," ütles Daniel Gottesman Marylandi ülikoolist, kes uurib LDPC koode, kuid ei osalenud hiljutistes uuringutes. "Need [koodid] võivad olla praktilised asjad, mis võivad oluliselt parandada meie võimet kvantarvuteid teha."
Klassikalised arvutid töötavad bittidel, mis harva süttivad. Kuid osakestetaolised objektid – kubiidid –, mille võimsusega kvantarvutid kaotavad oma kvant-mojo, kui peaaegu kõik need õrnast olekust välja tõrjub. Teadlased kavatsevad tulevaste kubitite kasulikuks meelitamiseks kasutada kvantvea parandus, tava kasutada täiendavaid kubiteid teabe üleliigseks kodeerimiseks. See on oma olemuselt sarnane sõnumi kaitsmisega staatilise oleku eest, öeldes iga sõna kaks korda, jaotades teabe mitme tähemärgi vahel.
Kanooniline kuningas
1998. aastal tutvustasid Aleksei Kitaev California Tehnoloogiainstituudist ja Sergey Bravyi, tollal Venemaa Landau Teoreetilise Füüsika Instituudist, kvantvigu parandavat pinnakoodi. See korraldab kubiidid ruutruudustikuks ja käivitab midagi Miinipilduja mängu sarnast: iga qubit ühendub nelja naabriga, nii et määratud abikubittide kontrollimine võimaldab teil diskreetselt nuhkida nelja andmekandva qubitti. Sõltuvalt sellest, kas kontroll tagastab 0 või 1, saate järeldada, kas mõni naaber on eksinud. Tahvli ümbrust kontrollides saate järeldada, kus vead on, ja need parandada.
Sissejuhatus
Nende kontrollide ja ebatavaliste kubittide peenemate näpunäidete abil saate peita usaldusväärse kubiidi kogu ruuduploki andmeedastuskubitites, mitte täpselt siin või seal, vaid omamoodi kõikjal. Senikaua, kuni miinipilduja toimingud sujuvalt sumisevad, hoiavad vinged kubiidid, on peidetud kubiidid turvalised ja seda saab toimingute tegemiseks manipuleerida. Sel viisil sulatab pinnakood elegantselt palju ebaharilikke kubite üheks kubiidiks, mis harva eksib.
"Minu jaoks on pisut tüütu see, et pinnakood on kõige lihtsam asi, mida saate välja mõelda," ütles Nikolas Breuckmann, füüsik, kellest sai matemaatik Bristoli ülikoolis, kes on aastaid püüdnud skeemi täiustada. "Ja see toimib märkimisväärselt hästi."
Koodist sai vigade parandamise kuldstandard; see talus väga valesti käituvaid kubiteid ja ruudustikku oli lihtne visualiseerida. Selle tulemusena mõjutas pinnakood kvantprotsessorite ja kvantteekaartide disaini.
"See on olnud asi, mida teha," ütles Barbara Terhal, Hollandi QuTechi uurimisinstituudi kvantteabe teoreetik. "See on kiip, mille peate tegema."
Pinnakoodi negatiivne külg, mida pole praktikas veel täielikult demonstreeritud, on rahuldamatu isu kubitite järele. Usaldusväärse kubiidi tugevamaks kaitsmiseks on vaja suuremaid kehva kubiidi plokke. Ja mitme kaitstud qubiti tegemiseks peate mitu plokki kokku õmblema. Teadlastele, kes unistavad kvantalgoritmide käivitamisest paljudel kaitstud kubitidel, on see raske koorem.
2013. aastal nägi Gottesman potentsiaalset väljapääsu sellest jamast.
Teadlased, sealhulgas Terhal ja Bravyi, olid leitud tõendid viitab sellele, et kindla koodi puhul, mis ühendas ainult naabreid naabritega, toimis pinnakood nii hästi, kui võis loota. Aga mis siis, kui lubaksite igal kontrollil kaugeleulatuvad qubitid omavahel siduda? Kvantteabe teoreetikud olid juba hakanud uurima selliseid "mittelokaalseid" ühendusi sisaldavaid koode, mida juhuslikult nimetatakse LDPC-koodideks. (Segadusväärne on see, et pinnakood on tehniliselt ka LDPC kood, kuid praktikas viitab see termin sageli eksootilisematele mittelokaalsete kontrollidega klanniliikmetele.)
Seejärel näitas Gottesman, et teatud LDPC-koodid võivad olla palju vähem raevukad: need võivad koondada mitu kaitstud kubitti ühte plokki, mis aitaks vältida pinnakoodi kubitinõuet suuremate algoritmide jaoks.
Kuid Gottesmani töö oli väga idealiseeritud ja seda peeti sisuliselt lõpmatuteks kubitiparvedeks. Praktiline väljakutse oli näha, kas teadlased saaksid vähendada LDPC koode, et need töötaksid reaalsetes kvantseadmetes, säilitades samal ajal nende võimsuse.
Virtuaalse kaitse demonstreerimine
Viimase kahe aasta jooksul Breuckmann ja teised uurijad on hakanud kontrollima LDPC-koodide jõudlust, mis võivad töötada väiksemates ja väiksemates süsteemides. Loodeti, et mõni mahub tänapäeva seadmetesse, mis suudavad anda ehk 100 töötlemata kubitti.
Eelmisel nädalalBravyi juhitud IBMi teadlaste meeskond avalikustas seni väikseima ja konkreetsema LDPC kavandi simulatsiooni, mis põhineb LDPC koodil vähetuntud paber avaldati 2012. aastal. See algas pinnakoodi nelja naaberkubiti kontrollimisega ja lisati kaks hoolikalt valitud mittelokaalset kubitti.
Nad simuleerisid erinevaid vigu, mis võivad tekkida kui koodi käitataks päris ringrajal, siis protsess, mis on nagu digitaalse hävitaja torkamine digitaalsesse tuuletunnelisse ja vaatamine, kuidas see lendab. Ja nad leidsid, et nende kood suudab oma usaldusväärseid kubitte kaitsta palju tõhusamalt kui pinnakood. Ühes katsekäigus võttis kood 288 töötlemata kubitti, mis ebaõnnestusid 0.1% ajast, ja kasutas neid 12 kaitstud kubiti loomiseks, mille tõrkemäär oli 10,000 4,000 korda väiksem. Sama ülesande jaoks oleks töörühma hinnangul pinnakood vajanud rohkem kui XNUMX sisendkubitti.
"Olime sellest väga üllatunud," ütles IBM-i meeskonna teadlane Andrew Cross.
Simulatsioon õrritab võimalust saada homne veaparandus juba täna, sest kuigi kellelgi pole juurdepääsu 4,000 kubitile, on sadade kubitidega seadmed kohe nurga taga.
"Võite näha üsna suurt tõrketaluvust seadmetes, millel on praegu mitu kubitti," ütles Gottesman.
Päev pärast IBMi eeltrüki ilmumist alustas teadlaste mitme asutuse koostöö Mihhail lukin Harvardi ülikoolist ja Liang Jiang Chicago ülikoolist postitas sarnaseid tulemusi. (Teadlased keeldusid arutamast oma tööd, mis on esitatud eelretsenseeritud ajakirjale.) Nad olid tolmu maha võtnud veel kahelt LDPC koodid, muutis neid simuleerimiseks ja avastas, et ka nemad vajavad pinnakoodiga võrreldes kümnete kuni sadade heade kubittide tegemiseks ligikaudu kümnendiku sisendkubittide arvust.
Kuid F-35 ehitamine on raskem kui F-35 simuleerimine ja LDPC koodivalmidusega seadme ehitamine on samuti äärmiselt keeruline. "Kaks peamist asja võivad takistada nende asjade ülevõtmist," ütles Gottesman.
Esiteks on kubittide vahel mittelokaalsete ühenduste loomine keeruline, eriti selliste ettevõtete jaoks nagu IBM, kes teevad kubite liikumatutest ülijuhtivatest ahelatest. Nende ahelate ühendamine naabritega on loomulik, kuid sidemete loomine kaugete kubittide vahel mitte.
Sissejuhatus
Teiseks, LDPC-koodid paistavad silma, kui nende kaitstud kubitte kasutatakse mälu jaoks, nagu need olid IBM-i simulatsioonis. Kuid kui rääkida nende uduste, kattuvate kubittide kasutamisest arvutustes, muudab sassis mittelokaalne koodistruktuur soovitud kubittide valimise ja juhtimise palju raskemaks.
"Me teame, et neid arvutusi on põhimõtteliselt võimalik teha," ütles Gottesman, kes visandas oma 2013. aasta töös skeemi selle tegemiseks. "Kuid me ei tea, kas seda on võimalik tõesti praktilisel viisil teha."
Lukin ja tema kolleegid tegid nende peamiste nõrkuste kõrvaldamiseks tagasihoidlikke samme. Esiteks simuleeris meeskond otsast lõpuni arvutamist, ühendades LDPC-kaitstud kvantmälu pinnakoodiga kaitstud kvantprotsessoriga. Selles skeemis elas kubiti kokkuhoid suures osas üle arvutuskoormuse, kuid arvutamisel kulus kauem aega.
Lisaks kohandas Lukini meeskond oma simulatsioonid teatud tüüpidele tasuta rändlevad kubitid mis sobivad loomulikult kaugühenduste korraldamiseks. Erinevalt statsionaarsetest ülijuhtivatest ahelatest on nende kubitid laserkiirte poolt hoitud aatomid. Lasereid liigutades võivad need kauged kubitid kokku puutuda. "See on LDPC-koodide jaoks suurepärane, " ütles Breuckmann.
Millal - või isegi kui - LDPC-koodid praktiliseks muutuvad, jääb ebaselgeks. Kümnete usaldusväärsete mälukubitite demonstreerimine on isegi kõige roosilisemate prognooside korral tõenäoliselt vähemalt mõne aasta pärast ja arvutused jäävad kaugemale. Kuid hiljutised simulatsioonid muudavad pinnakoodi üha enam hüppelauaks kvantarvutamise teel, mitte sihtkohana.
"On põhjus, miks pinnakood on eksisteerinud 20 aastat," ütles Breuckmann. "Seda on raske võita, kuid nüüd on meil tõendeid selle kohta, et suudame seda võita."
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- ChartPrime. Tõsta oma kauplemismängu ChartPrime'iga kõrgemale. Juurdepääs siia.
- BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://www.quantamagazine.org/new-codes-could-make-quantum-computing-10-times-more-efficient-20230825/
- :on
- :on
- :mitte
- : kus
- ][lk
- 000
- 1
- 10
- 100
- 12
- 15%
- 1998
- 20
- 20 aastat
- 2012
- 2013
- a
- võime
- MEIST
- AC
- juurdepääs
- tegelik
- tegelikult
- lisatud
- adresseerimine
- pärast
- algoritme
- Materjal: BPA ja flataatide vaba plastik
- lubatud
- võimaldab
- mööda
- juba
- Ka
- vahel
- summa
- an
- ja
- Andrew
- midagi
- ilmunud
- söögiisu
- OLEME
- ümber
- saabumine
- AS
- At
- vältima
- ära
- BAND
- põhineb
- BE
- sai
- sest
- muutuma
- olnud
- alanud
- vahel
- suurem
- Blokeerima
- Plokid
- juhatus
- julge
- tooma
- Bristol
- Ehitus
- koormus
- kuid
- by
- arvutused
- California
- kutsutud
- CAN
- võimeline
- hoolikalt
- kindel
- väljakutse
- raske
- märki
- kontrollima
- kontroll
- Kontroll
- chicago
- kiip
- valitud
- klann
- klass
- kood
- koodid
- koostöö
- kolleegidega
- tuleb
- tulevad
- Ettevõtted
- võrreldes
- arvutamine
- arvutused
- arvutid
- arvutustehnika
- seotud
- ühendamine
- Side
- ühendab
- kaaluda
- kontakt
- Nurk
- Maksma
- võiks
- looma
- loomine
- Rist
- Praegune
- päev
- Näidatud
- Olenevalt
- Disain
- määratud
- soovitud
- sihtkoht
- seade
- seadmed
- DID
- digitaalne
- arutama
- do
- teeme
- Ära
- alla
- miinus
- kümneid
- iga
- lihtne
- tõhus
- tõhusalt
- Lõpuks-lõpuni
- viga
- vead
- eriti
- põhiliselt
- Hinnanguliselt
- Isegi
- tõend
- täpselt
- Excel
- Täidab
- Eksootiline
- eksperimentaalne
- uurima
- lisatasu
- äärmiselt
- Ebaõnnestunud
- ebaedu
- kaugele
- Lisaks
- vähe
- vähem
- sobima
- Määrama
- flat
- eest
- prognoosid
- avastatud
- neli
- Alates
- vilja
- täielikult
- edasi
- tulevik
- mäng
- saamine
- Kuldne
- Kullastandard
- hea
- suuresti
- võre
- Grupp
- Grupi omad
- olnud
- Raske
- raskem
- riistvara
- Harvardi
- Harvardi ülikool
- Olema
- pealkirjastatud
- Held
- aitama
- siin
- varjatud
- varjama
- kõrgelt
- tema
- lootus
- Kuidas
- HTTPS
- sajad
- IBM
- if
- rakendatud
- parandama
- in
- Kaasa arvatud
- üha rohkem
- Lõpmatu
- mõjutatud
- info
- sisend
- Instituut
- sisse
- sisse
- seotud
- IT
- ITS
- ajakiri
- lihtsalt
- hoidma
- kuningas
- Teadma
- teatud
- suurelt jaolt
- suurem
- laser
- laserid
- viimane
- hüpped
- kõige vähem
- Led
- vähem
- nagu
- Tõenäoliselt
- LINK
- lingid
- Pikk
- enam
- välimus
- kaotama
- vähendada
- tehtud
- ajakiri
- põhiline
- tegema
- TEEB
- manipuleeritav
- palju
- kaardid
- Maryland
- me
- liikmed
- Mälu
- sõnum
- võib
- Valesti süütamine
- vigu
- tagasihoidlik
- modifitseeritud
- rohkem
- tõhusam
- kõige
- liikuv
- palju
- mitmekordne
- Natural
- Vajadus
- vaja
- naabrid
- kumbki
- Holland
- Uus
- ei
- nüüd
- number
- esemeid
- of
- maha
- sageli
- on
- ONE
- ainult
- Operations
- or
- et
- korraldab
- Muu
- meie
- välja
- üle
- paarsus
- tee
- peer-reviewed
- täitma
- jõudlus
- täidab
- ehk
- Füüsika
- kava
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- võimalus
- võimalik
- potentsiaal
- võim
- Praktiline
- tava
- säilitamine
- esmane
- põhimõte
- protsess
- Protsessor
- töötlejad
- kaitsma
- kaitstud
- kaitsta
- avaldatud
- Kvantamagazin
- Kvant
- kvantalgoritmid
- kvantarvutid
- kvantarvutus
- kvantvea parandus
- kvantteave
- qubit
- kubitid
- harva
- määr
- pigem
- Töötlemata
- reaalne
- tõesti
- põhjus
- hiljuti
- viitab
- usaldusväärne
- jääma
- jäänused
- Teatatud
- nõutav
- Nõuded
- teadustöö
- uurija
- Teadlased
- kaasa
- Tulu
- õige
- tõusev
- tee
- ligikaudu
- jooks
- jooksmine
- Venemaa
- ohutu
- Ütlesin
- sama
- Hoiused
- nägin
- Skaala
- kava
- vaata
- nägemine
- tundub
- näitas
- sarnane
- simuleerimine
- ühekordne
- väiksem
- sujuvalt
- Nuhkima
- So
- mõned
- midagi
- rääkimine
- kasutatud
- vaim
- Spreading
- ruut
- standard
- alustatud
- riik
- Sammud
- kinni
- Peatus
- tugevalt
- struktuur
- uuringud
- esitatud
- mahukas
- selline
- soovitama
- ülijuhtiv
- Pind
- üllatunud
- Jäid ellu
- süsteemid
- kohandatud
- võtmine
- Ülesanne
- meeskond
- tehniliselt
- Tehnoloogia
- kümneid
- termin
- test
- kui
- et
- .
- teave
- Holland
- maailm
- oma
- Neile
- SIIS
- teoreetiline
- Seal.
- Need
- nad
- asi
- asjad
- mõtlema
- see
- need
- läbi kogu
- aeg
- korda
- et
- täna
- tänane
- kokku
- sallivus
- liiga
- võttis
- raske
- suunas
- transformeerivate
- tunnel
- Pöördunud
- Kaks korda
- kaks
- tüüp
- ebakindel
- Ülikool
- University of Chicago
- erinevalt
- Avalikustas
- kasutama
- Kasutatud
- kasutamine
- eri
- väga
- virtuaalne
- oli
- Tee..
- we
- webp
- nädal
- Hästi
- olid
- M
- millal
- kas
- mis
- kuigi
- WHO
- will
- tuul
- koos
- sõna
- Töö
- maailm
- oleks
- aastat
- veel
- sa
- sephyrnet