کوانتوم: هاروارد، QuEra، MIT و NIST/دانشگاه مریلند الگوریتم‌های تصحیح شده خطا را روی 48 کیوبیت اعلام کردند – تحلیل اخبار محاسباتی با کارایی بالا | داخل HPC

بوستون، 6 دسامبر 2023 - شرکت کوانتومی اتم خنثی QuEra Computing امروز آنچه را که این شرکت می‌گوید یک پیشرفت محاسباتی کوانتومی است، اعلام کرد که در مجله علمی Nature منتشر شده است. در آزمایش‌هایی که توسط دانشگاه هاروارد با همکاری QuEra Computing، MIT و NIST/UMD انجام شد، محققان الگوریتم‌هایی در مقیاس بزرگ را روی یک کامپیوتر کوانتومی تصحیح شده با خطا با 48 کیوبیت منطقی و صدها عملیات منطقی درهم‌تنیده اجرا کردند.

QuEra گفت: «این پیشرفت، یک جهش قابل توجه در محاسبات کوانتومی، زمینه را برای توسعه رایانه‌های کوانتومی واقعا مقیاس‌پذیر و مقاوم در برابر خطا فراهم می‌کند که می‌توانند مسائل کلاسیک غیرقابل حل عملی را حل کنند.»

این مقاله در Nature قابل دسترسی است  https://www.nature.com/articles/s41586-023-06927-3.

سرجیو گاگو، مدیر عامل کوانتوم و هوش مصنوعی در مودی آنالیتیکس، گفت: «ما در مودی آنالیتیکس اهمیت فوق‌العاده دستیابی به 48 کیوبیت منطقی در یک محیط محاسباتی کوانتومی تحمل‌پذیر خطا و پتانسیل آن برای متحول کردن تجزیه و تحلیل داده‌ها و شبیه‌سازی‌های مالی را می‌دانیم.» ما را به آینده ای نزدیک می کند که محاسبات کوانتومی فقط یک تلاش تجربی نیست، بلکه ابزاری عملی است که می تواند راه حل های دنیای واقعی را برای مشتریان ما ارائه دهد. این لحظه مهم می تواند نحوه برخورد صنایع با چالش های محاسباتی پیچیده را دوباره تعریف کند.

یک چالش مهم که مانع از دستیابی محاسبات کوانتومی به پتانسیل عظیم خود می شود، نویزهایی است که بر کیوبیت ها تأثیر می گذارد و محاسبات را قبل از رسیدن به نتایج مطلوب خراب می کند. تصحیح خطای کوانتومی با ایجاد «کیوبیت‌های منطقی»، گروه‌هایی از کیوبیت‌های فیزیکی که برای ذخیره اطلاعات به‌صورت اضافی درهم‌تنیده‌اند، بر این محدودیت‌ها غلبه می‌کند. این افزونگی امکان شناسایی و تصحیح خطاهایی را که ممکن است در حین محاسبات کوانتومی رخ دهد را می دهد. با استفاده از کیوبیت‌های منطقی به جای کیوبیت‌های فیزیکی، سیستم‌های کوانتومی می‌توانند به سطحی از تحمل خطا دست یابند و آنها را برای محاسبات پیچیده قوی‌تر و قابل اطمینان‌تر می‌سازد.

میخائیل لوکین، استاد دانشگاه جاشوا و بت فریدمن، مدیر ابتکار کوانتومی هاروارد، و میخائیل لوکین، می‌گوید: «این زمان واقعاً هیجان‌انگیزی در حوزه ما است، زیرا ایده‌های اساسی تصحیح خطای کوانتومی و تحمل خطا در حال به ثمر نشستن هستند. یکی از بنیانگذاران QuEra Computing. این کار، با بهره‌گیری از پیشرفت‌های برجسته اخیر در جامعه محاسبات کوانتومی اتم خنثی، گواهی بر تلاش باورنکردنی دانشجویان و فوق‌دکترهای با استعداد استثنایی و همچنین همکاران برجسته ما در QuEra، MIT، و NIST/UMD است. اگرچه ما در مورد چالش های پیش رو چشم روشنی داریم، اما انتظار داریم که این پیشرفت جدید پیشرفت به سمت رایانه های کوانتومی مفید و بزرگ مقیاس را تسریع کند و فاز بعدی اکتشاف و نوآوری را امکان پذیر کند.

نمایش های قبلی تصحیح خطا یک، دو یا سه کیوبیت منطقی را به نمایش گذاشته است. این کار جدید تصحیح خطای کوانتومی را در 48 کیوبیت منطقی نشان می‌دهد و ثبات محاسباتی و قابلیت اطمینان را در حین رسیدگی به مشکل خطا افزایش می‌دهد. در مسیر محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ، هاروارد، QuEra و همکاران دستاوردهای حیاتی زیر را گزارش کردند:

• ایجاد و درهم تنیدگی بزرگترین کیوبیت های منطقی تا به امروز، نشان دادن فاصله کد 7، امکان تشخیص و تصحیح خطاهای دلخواه را که در طول عملیات درهم تنیده شدن دروازه منطقی رخ می دهد. فاصله های کد بزرگتر نشان دهنده مقاومت بالاتر در برابر خطاهای کوانتومی است. علاوه بر این، این تحقیق برای اولین بار نشان داد که افزایش فاصله کد در واقع میزان خطا در عملیات منطقی را کاهش می دهد.

• تحقق 48 کیوبیت منطقی کوچک که برای اجرای الگوریتم‌های پیچیده استفاده می‌شدند، که از عملکرد همان الگوریتم‌ها در هنگام اجرا با کیوبیت‌های فیزیکی پیشی گرفتند.

• ساخت 40 کد تصحیح خطا با اندازه متوسط ​​با کنترل 280 کیوبیت فیزیکی.

این پیشرفت از یک کامپیوتر کوانتومی پیشرفته سیستم اتم خنثی استفاده کرد که صدها کیوبیت، وفاداری بالای دروازه دو کیوبیتی، اتصال دلخواه، چرخش های تک کیوبیتی کاملا قابل برنامه ریزی و بازخوانی مدار میانی را ترکیب می کرد.

این سیستم همچنین شامل کنترل سخت افزاری کارآمد در آرایه های اتم خنثی قابل تنظیم مجدد بود که از کنترل مستقیم و موازی روی کل گروه کیوبیت های منطقی استفاده می کرد. این کنترل موازی به طور چشمگیری سربار کنترل و پیچیدگی اجرای عملیات منطقی را کاهش می دهد. در حالی که محققان از 280 کیوبیت فیزیکی استفاده می کردند، برای اجرای تمام عملیات مورد نیاز در مطالعه، نیاز به برنامه ریزی کمتر از ده سیگنال کنترلی داشتند. سایر روش های کوانتومی معمولاً به صدها سیگنال کنترل برای همان تعداد کیوبیت نیاز دارند. همانطور که کامپیوترهای کوانتومی به هزاران کیوبیت مقیاس می شوند، کنترل کارآمد بسیار مهم می شود.

Matt Langione، شریک در گروه مشاوره بوستون گفت: «دستیابی به 48 کیوبیت منطقی با تحمل خطای بالا، نقطه عطفی در صنعت محاسبات کوانتومی است. این پیشرفت نه تنها جدول زمانی کاربردهای عملی کوانتومی را تسریع می‌کند، بلکه راه‌های جدیدی را برای حل مسائلی که قبلاً توسط روش‌های محاسباتی کلاسیک غیرقابل حل تلقی می‌شد، باز می‌کند. این یک تغییر دهنده بازی است که به طور قابل توجهی قابلیت تجاری محاسبات کوانتومی را افزایش می دهد. کسب‌وکارها در سراسر بخش‌ها باید توجه داشته باشند، زیرا رقابت برای مزیت کوانتومی به تازگی افزایش یافته است.»

الکس کیزلینگ، مدیرعامل QuEra Computing گفت: «امروز نقطه عطفی تاریخی برای QuEra و جامعه بزرگتر محاسبات کوانتومی است. و مهندسان، تا مرزهای آنچه در محاسبات کوانتومی ممکن است را کنار بگذارند. این فقط یک جهش تکنولوژیکی نیست. این گواهی بر قدرت همکاری و سرمایه گذاری در تحقیقات پیشرو است. ما بسیار هیجان زده هستیم که زمینه را برای عصر جدیدی از محاسبات کوانتومی مقیاس پذیر و مقاوم در برابر خطا فراهم کنیم که می تواند برخی از پیچیده ترین مشکلات جهان را حل کند. آینده کوانتومی اینجاست و QuEra مفتخر است که در خط مقدم این انقلاب قرار دارد.

Keesling افزود: "تجربه ما در ساخت و راه اندازی کامپیوترهای کوانتومی - مانند ماشین نسل اول ما که از سال 2022 بر روی یک ابر عمومی در دسترس است - همراه با این تحقیقات پیشگامانه، ما را در موقعیتی عالی برای رهبری انقلاب کوانتومی قرار می دهد."

این کار توسط آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی از طریق برنامه بهینه‌سازی با دستگاه‌های کوانتومی مقیاس متوسط ​​نویز (ONISQ)، بنیاد ملی علوم، مرکز اتم‌های فوق سرد (یک مرکز مرزهای فیزیک NSF) و دفتر تحقیقات ارتش پشتیبانی شد.

QuEra همچنین یک رویداد ویژه را در تاریخ 9 ژانویه در ساعت 11:30 صبح به وقت شرقی اعلام کرد که در آن QuEra نقشه راه تجاری خود را برای رایانه‌های کوانتومی مقاوم به خطا نشان می‌دهد. ثبت نام برای این رویداد آنلاین در https://quera.link/roadmap

درباره QuEra

QuEra Computing پیشرو در تجاری سازی رایانه های کوانتومی با استفاده از اتم های خنثی است که به طور گسترده به عنوان یک روش کوانتومی بسیار امیدوارکننده شناخته می شود. QuEra که در بوستون مستقر است و بر اساس تحقیقات پیشگام از دانشگاه هاروارد و MIT در نزدیکی آن ساخته شده است، بزرگترین رایانه کوانتومی در دسترس عموم را در جهان راه اندازی می کند که از طریق یک ابر عمومی بزرگ و برای تحویل در محل در دسترس است. QuEra در حال توسعه کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ و مقاوم در برابر خطا برای مقابله با مشکلات کلاسیک غیرقابل حل است و به شریک منتخب در زمینه کوانتومی تبدیل می شود. به زبان ساده، QuEra بهترین راه برای کوانتوم است. برای اطلاعات بیشتر به ما مراجعه کنید quera.com

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://insidehpc.com/2023/12/quantum-harvard-quera-mit-and-nist-university-of-maryland-announce-error-corrected-algorithms-on-48-qubits/