کامپیوترهای کوانتومی یک گام بزرگ با اصلاح خطا برداشته اند

کامپیوترهای کوانتومی یک گام بزرگ با اصلاح خطا برداشته اند

تمبر زمان: 4 آوریل 2024، 5:26 بعد از ظهر
رایانه‌های کوانتومی گامی بزرگ با تصحیح خطا برمی‌دارند. جستجوی عمودی Ai.

برای اینکه کامپیوترهای کوانتومی از کنجکاوی تحقیقاتی به ابزارهای کاربردی عملی تبدیل شوند، محققان باید خطاهای خود را تحت کنترل داشته باشند. تحقیقات جدید مایکروسافت و کوانتینیوم اکنون گام بزرگی در این مسیر برداشته است.

کامپیوترهای کوانتومی امروزی در دوران "کوانتومی در مقیاس متوسط ​​پر سر و صدا" (NISQ) گیر کرده اند. در حالی که شرکت ها رشته های موفقیت آمیزی داشته اند تعداد زیادی کیوبیت با هم، آنها بسیار مستعد نویز هستند که می تواند به سرعت حالات کوانتومی آنها را کاهش دهد. این امر انجام محاسبات با مراحل کافی برای مفید بودن عملی را غیرممکن می کند.

در حالی که برخی ادعا کرده اند که این دستگاه های پر سر و صدا هنوز می توانند مورد استفاده عملی قرار گیرند، اتفاق نظر بر این است که طرح های تصحیح خطای کوانتومی برای تحقق پتانسیل کامل این فناوری حیاتی خواهد بود. اما تصحیح خطا در کامپیوترهای کوانتومی دشوار است زیرا خواندن حالت کوانتومی یک کیوبیت باعث فروپاشی آن می شود.

محققان با استفاده از کدهای تصحیح خطا که هر بیت از اطلاعات کوانتومی را در چند کیوبیت فیزیکی پخش می‌کند، راه‌هایی برای حل این مشکل ابداع کرده‌اند تا چیزی که به عنوان کیوبیت منطقی شناخته می‌شود، ایجاد کنند. این امر افزونگی را فراهم می‌کند و تشخیص و تصحیح خطاها در کیوبیت‌های فیزیکی را بدون تأثیرگذاری بر اطلاعات موجود در کیوبیت منطقی ممکن می‌سازد.

چالش این است که تا همین اواخر، فرض بر این بود که تقریباً 1,000 کیوبیت فیزیکی برای ایجاد هر کیوبیت منطقی لازم است. بزرگ‌ترین پردازنده‌های کوانتومی امروزی تنها در حدود همین تعداد کیوبیت دارند، که نشان می‌دهد ایجاد کیوبیت‌های منطقی کافی برای محاسبات معنادار هنوز یک هدف دور است.

سال گذشته زمانی که محققان دانشگاه هاروارد و استارتاپ QuEra نشان دادند که می توانند، این موضوع تغییر کرد تولید 48 کیوبیت منطقی فقط از 280 مورد فیزیکی. و اکنون همکاری مایکروسافت و کوانتینووم با نشان دادن اینکه آنها نه تنها می‌توانند کیوبیت‌های منطقی ایجاد کنند، بلکه می‌توانند از آن‌ها برای سرکوب نرخ خطا تا ضریب ۸۰۰ استفاده کنند و بیش از ۱۴۰۰۰ روال آزمایشی را بدون یک خطا انجام دهند، یک قدم فراتر رفته است.

Krysta Svore از مایکروسافت، "کاری که ما در اینجا انجام دادیم باعث ناراحتی من شد." گفته شده دانشمند جدید. ما نشان داده‌ایم که تصحیح خطا قابل تکرار است، کار می‌کند و قابل اعتماد است.»

محققان در حال کار با پردازنده کوانتومی H2 Quantinuum بودند که بر فناوری یون به دام افتاده تکیه دارد و نسبتا کوچک است و تنها 32 کیوبیت دارد. اما با استفاده از کدهای تصحیح خطا توسعه یافته توسط مایکروسافت، آنها توانستند چهار کیوبیت منطقی تولید کنند که تنها در هر 100,000 اجرا با خطا مواجه می شدند.

تیم مایکروسافت به یکی از بزرگترین دستاوردها اشاره می کند یک پست وبلاگ، این واقعیت بود که آنها قادر به تشخیص و تصحیح خطاها بدون از بین بردن کیوبیت های منطقی بودند. این به لطف رویکردی است که به عنوان «استخراج سندرم فعال» شناخته می‌شود که می‌تواند اطلاعات مربوط به ماهیت نویز تأثیرگذار بر کیوبیت‌ها را به جای وضعیت آنها، Svore، بخواند. گفته شده IEEE Spectrum.

با این حال، طرح تصحیح خطا ماندگاری داشت. هنگامی که محققان چندین عملیات را روی یک کیوبیت منطقی انجام دادند و به دنبال آن تصحیح خطا انجام شد، آنها دریافتند که در دور دوم میزان خطا تنها نیمی از میزان خطا در کیوبیت های فیزیکی بود و در دور سوم هیچ تاثیر آماری معنی داری وجود نداشت.

تیم مایکروسافت در پست وبلاگ خود به این نکته اشاره می‌کند که با توجه به نتایج بسیار چشمگیر، ایجاد رایانه‌های کوانتومی واقعا قدرتمند به کیوبیت‌های منطقی نیاز دارد که تنها یک بار در هر 100 میلیون عملیات خطا ایجاد می‌کنند.

صرف نظر از این، نتیجه نشان دهنده یک جهش عظیم در قابلیت های تصحیح خطا است که Quantinuum در آزادی مطبوعات نشان دهنده آغاز یک دوره جدید در محاسبات کوانتومی است. در حالی که ممکن است کمی جلوی تفنگ را بگیرد، مطمئناً نشان می‌دهد که جدول زمانی افراد برای اینکه چه زمانی به محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا دست یابیم ممکن است نیاز به به‌روزرسانی داشته باشد.

تصویر های اعتباری: کامپیوتر کوانتومی کوانتینیوم H2 / کوانتینیوم

تمبر زمان:

بیشتر از تکینگی هاب