Kwantumcomputers zetten een grote stap met een doorbraak op het gebied van foutcorrectie

Om kwantumcomputers van onderzoekscuriosa naar praktisch bruikbare apparaten te laten evolueren, moeten onderzoekers hun fouten onder controle krijgen. Nieuw onderzoek van Microsoft en Quantinuum heeft inmiddels een grote stap in die richting gezet.

De hedendaagse kwantumcomputers zitten stevig vast in het ‘noisy middle-scale quantum’ (NISQ)-tijdperk. Terwijl bedrijven enig succes hebben gehad met rijgen grote aantallen qubits bij elkaar, ze zijn zeer gevoelig voor ruis die hun kwantumtoestanden snel kan verslechteren. Dit maakt het onmogelijk om berekeningen uit te voeren met voldoende stappen om praktisch bruikbaar te zijn.

Hoewel sommigen beweren dat deze luidruchtige apparaten nog steeds in de praktijk kunnen worden gebruikt, is de consensus dat kwantumfoutcorrectieschema's van cruciaal belang zullen zijn om het volledige potentieel van de technologie te kunnen realiseren. Maar foutcorrectie is moeilijk in kwantumcomputers, omdat het lezen van de kwantumtoestand van een qubit ervoor zorgt dat deze instort.

Onderzoekers hebben manieren bedacht om dit te omzeilen met behulp van foutcorrectiecodes die elk stukje kwantuminformatie over meerdere fysieke qubits verspreiden om zo een zogenaamde logische qubit te creëren. Dit zorgt voor redundantie en maakt het mogelijk om fouten in de fysieke qubits te detecteren en te corrigeren zonder dat dit gevolgen heeft voor de informatie in de logische qubit.

De uitdaging is dat tot voor kort werd aangenomen dat er grofweg duizend fysieke qubits nodig waren om elke logische qubit te maken. De grootste kwantumprocessors van vandaag hebben slechts ongeveer evenveel qubits, wat erop wijst dat het creëren van voldoende logische qubits voor zinvolle berekeningen nog steeds een ver verwijderd doel was.

Dat veranderde vorig jaar toen onderzoekers van Harvard en startup QuEra lieten zien dat ze dat wel konden genereer 48 logische qubits van slechts 280 fysieke exemplaren. En nu is de samenwerking tussen Microsoft en Quantinuum nog een stap verder gegaan door te laten zien dat ze niet alleen logische qubits kunnen maken, maar deze ook daadwerkelijk kunnen gebruiken om de foutpercentages met een factor 800 te onderdrukken en meer dan 14,000 experimentele routines uit te voeren zonder een enkele fout.

“Wat we hier deden, bezorgt me kippenvel”, zegt Krysta Svore van Microsoft vertelde New Scientist. “We hebben laten zien dat foutcorrectie herhaalbaar is, werkt en betrouwbaar is.”

De onderzoekers werkten met de H2-kwantumprocessor van Quantinuum, die afhankelijk is van gevangen-iontechnologie en met slechts 32 qubits relatief klein is. Maar door foutcorrectiecodes toe te passen die door Microsoft waren ontwikkeld, konden ze vier logische qubits genereren die slechts elke 100,000 runs een fout vertoonden.

Een van de grootste prestaties, merkt het Microsoft-team op een blog post, was het feit dat ze fouten konden diagnosticeren en corrigeren zonder de logische qubits te vernietigen. Dit is te danken aan een aanpak die bekend staat als ‘actieve syndroomextractie’ en die informatie kan lezen over de aard van de ruis die van invloed is op qubits, in plaats van over hun staat. vertelde IEEE Spectrum.

Echter, het foutcorrectieschema houdbaarheidsperiode gehad. Toen de onderzoekers meerdere bewerkingen op een logische qubit uitvoerden, gevolgd door foutcorrectie, ontdekten ze dat in de tweede ronde de foutenpercentages slechts de helft waren van die in de fysieke qubits en dat er in de derde ronde geen statistisch significante impact was.

En hoe indrukwekkend de resultaten ook zijn, het Microsoft-team wijst er in hun blogpost op dat het creëren van echt krachtige kwantumcomputers logische qubits vereist die slechts één keer per 100 miljoen bewerkingen fouten maken.

Hoe dan ook, het resultaat markeert een enorme sprong in de mogelijkheden voor foutcorrectie, zoals Quantinuum beweerde een persbericht vertegenwoordigt het begin van een nieuw tijdperk in quantum computing. Hoewel dat misschien een beetje overdreven is, suggereert het zeker dat de tijdlijnen van mensen voor het moment waarop we fouttolerante kwantumcomputers zullen bereiken mogelijk moeten worden bijgewerkt.

Krediet van het beeld: Quantinuum H2-kwantumcomputer / Quantinuum

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://singularityhub.com/2024/04/04/quantum-computers-take-a-major-step-with-error-correction-breakthrough/