Kvanttitietokoneet ottavat suuren askeleen virheenkorjauksen läpimurron avulla

Jotta kvanttitietokoneet voisivat siirtyä tutkimusuteliaisuuksista käytännössä hyödyllisiin laitteisiin, tutkijoiden on saatava virheet hallintaan. Microsoftin ja Quantinuumin uusi tutkimus on nyt ottanut suuren askeleen tähän suuntaan.

Tämän päivän kvanttitietokoneet ovat juuttuneet lujasti "meluiseen keskimittakaavaiseen kvanttiin" (NISQ). Vaikka yrityksillä on ollut jonkin verran menestystä suuri määrä kubitteja yhdessä, ne ovat erittäin herkkiä melulle, joka voi nopeasti heikentää niiden kvanttitiloja. Tämä tekee mahdottomaksi suorittaa laskelmia riittävän askelin ollakseen käytännössä hyödyllistä.

Vaikka jotkut ovat väittäneet, että näitä meluisia laitteita voitaisiin edelleen käyttää käytännössä, yksimielisyys on, että kvanttivirheenkorjausjärjestelmät ovat elintärkeitä teknologian täyden potentiaalin toteuttamiseksi. Mutta virheiden korjaaminen on vaikeaa kvanttitietokoneissa, koska kubitin kvanttitilan lukeminen aiheuttaa sen romahtamisen.

Tutkijat ovat kehittäneet tapoja kiertää tämä käyttämällä virheenkorjauskoodeja, jotka jakavat jokaisen kvanttiinformaation bitin useille fyysisille kubiteille luodakseen niin sanotun loogisen kubitin. Tämä tarjoaa redundanssin ja mahdollistaa fyysisten kubittien virheet havaitsemisen ja korjaamisen vaikuttamatta loogisen kubitin tietoihin.

Haasteena on, että viime aikoihin asti oletettiin, että jokaisen loogisen kubitin luomiseen voi kulua noin 1,000 XNUMX fyysistä kubittia. Nykypäivän suurimmissa kvanttiprosessoreissa on vain noin monta kubittia, mikä viittaa siihen, että riittävän loogisten kubittien luominen merkityksellisiin laskelmiin oli vielä kaukainen tavoite.

Se muuttui viime vuonna, kun Harvardin tutkijat ja startup QuEra osoittivat pystyvänsä tuottaa 48 loogista kubittia vain 280 fyysisestä. Ja nyt Microsoftin ja Quantinuumin yhteistyö on mennyt askeleen pidemmälle osoittamalla, että ne eivät voi vain luoda loogisia kubitteja, vaan voivat itse asiassa käyttää niitä estämään virhesuhteita kertoimella 800 ja suorittamaan yli 14,000 XNUMX kokeellista rutiinia ilman yhtä virhettä.

"Se, mitä teimme täällä, saa minut kananlihalle", Microsoftin Krysta Svore kertoi New Scientist. "Olemme osoittaneet, että virheenkorjaus on toistettavissa, se toimii ja se on luotettavaa."

Tutkijat työskentelivät Quantinuumin H2-kvanttiprosessorin kanssa, joka perustuu trapped-ion-teknologiaan ja on suhteellisen pieni, vain 32 qubit. Mutta käyttämällä Microsoftin kehittämiä virheenkorjauskoodeja, he pystyivät luomaan neljä loogista kubittia, jotka kokivat virheen vain joka 100,000 XNUMX ajo.

Yksi suurimmista saavutuksista, Microsoft-tiimi toteaa blogi, oli tosiasia, että he pystyivät diagnosoimaan ja korjaamaan virheet tuhoamatta loogisia kubitteja. Tämä johtuu lähestymistavasta, joka tunnetaan nimellä "aktiivinen oireyhtymäpoisto", joka pystyy lukemaan tietoa kubitteihin vaikuttavan melun luonteesta sen sijaan, että se olisi niiden tila, Svore kertoi IEEE Spectrum.

Kuitenkin virheenkorjausjärjestelmä oli säilyvyysaika. Kun tutkijat suorittivat loogiselle kubitille useita operaatioita, joita seurasi virheenkorjaus, he havaitsivat, että toisella kierroksella virhesuhteet olivat vain puolet fyysisistä kubiteista ja kolmannella kierroksella ei ollut tilastollisesti merkittävää vaikutusta.

Vaikka tulokset ovatkin vaikuttavia, Microsoft-tiimi huomauttaa blogikirjoituksessaan, että todella tehokkaiden kvanttitietokoneiden luominen vaatii loogisia kubitteja, jotka tekevät virheitä vain kerran 100 miljoonassa toiminnossa.

Siitä huolimatta tulos merkitsee valtavaa hyppyä virheenkorjausmahdollisuuksissa, minkä Quantinuum väitti vuonna lehdistötiedote edustaa uuden aikakauden alkua kvanttilaskennassa. Vaikka tämä saattaa olla hieman hyppäämistä, se viittaa varmasti siihen, että ihmisten aikajanat sille, milloin saavutamme vikasietoisen kvanttilaskennan, saattaa olla tarpeen päivittää.

Kuva pistetilanne: Quantinuum H2 kvanttitietokone / Quantinuum

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2024/04/04/quantum-computers-take-a-major-step-with-error-correction-breakthrough/