Quantinuum Claims Quantum First – Høyytelses databehandlingsnyhetsanalyse | inne i HPC

TOKYO, CAMBRIDGE, Storbritannia og BROOMFIELD, CO, 13. juli 2023 — Kvantedatabedriften Quantinuum sa i dag at det har blitt det første som simulerer et kjemisk molekyl ved å implementere en feiltolerant algoritme på en kvanteprosessor ved å bruke logiske qubits.

Dette viktige skrittet mot å bruke kvantedatamaskiner for å fremskynde molekylær oppdagelse, med bedre modellering av kjemiske systemer, reduserer tiden for å generere kommersiell og økonomisk verdi.

Quantinuum-forskere, ledet fra Japan, brukte tre logiske qubits på Quantinuums H1 kvantedatamaskin for å beregne grunntilstandsenergien til hydrogenmolekylet (H2) ved å bruke en algoritme for tidlige feiltolerante enheter kalt stokastisk kvantefaseestimering.

Det er allerede kjent at mange algoritmer som kan brukes på dagens "NISQ"-kvantedatamaskiner ikke vil skalere til større problemer. Fasestimeringsteknikken som brukes i dette eksperimentet med logiske qubits har bedre potensiale for å skalere, men er utfordrende å implementere på dagens kvantedatamaskiner fordi den krever svært komplekse kretser, som er tilbøyelige til å svikte på grunn av støy.

Dr Raj Hazra, administrerende direktør i Kvantinuum, sa: «Dagens kunngjøring snur en side for kvantekjemi på kvantedatamaskiner, og beveger oss mot en tid med tidlig feiltoleranse. Denne prestasjonen vitner om engasjementet til maskinvare- og programvareteamene på Quantinuum, som konsekvent viser sin evne til å oppnå resultater i verdensklasse. Det ble gjort mulig takket være H1 kvantedatamaskinen som kombinerer high-fidelity portoperasjoner, alt-til-alle-tilkobling og betinget logikk, med de virkelig verdensledende algoritmene, metodene og feilhåndteringsteknikkene som tilbys av vår InQuanto-kjemiplattform.»

I en vitenskapelig fortrykksartikkel, "Demonstrerer Bayesian Quantum Phase Estimation med Quantum Error Detection", rapporterer teamet av forskere ledet av Dr Kentaro Yamamoto at de har overvunnet denne utfordringen ved å lage og bruke logiske qubits oppnådd med en nyutviklet feildeteksjonskode designet for H-seriens kvantemaskinvare*. Koden lagret kvanteressurser ved umiddelbart å forkaste en beregning hvis den oppdaget qubits som hadde produsert feil under beregningsprosessen.

Kombinert med den lave støyen til H-seriens maskinvare og egenskapene til Quantinuum Software InQuanto, var forskere i stand til å kjøre disse komplekse kretsene for første gang, og produsere mer nøyaktige simuleringsresultater enn de som ble oppnådd uten feildeteksjonskoden. Å lage og bruke logiske qubits med feildeteksjon er en forutsetning for den mer avanserte feilkorrigeringen, som gir sanntidsbeskyttelse for en kvantedatamaskin mot ulike former for "støy".

Dr. Kentaro Yamamoto, seniorforsker ved Quantinuum, sa: "Å simulere hydrogenmolekylet og få så gode resultater med en tidlig feiltolerant algoritme på logiske qubits er et utmerket eksperimentelt resultat og minner oss om hvor raskt vi fortsetter å utvikle oss. Dette resultatet kan gjenspeile starten på et nytt kapittel for fagfolk innen kvantedatabehandling, der vi kan begynne å ta i bruk tidlige feiltolerante algoritmer på kortsiktige enheter, ved å bruke alle teknikkene som til slutt vil være nødvendige for fremtidig storskala kvantedatabehandling.»

For vitenskapelige forskere og industribedrifter i sektorer som helsevesen, energi, bil og produksjon, som investerer tungt i å forske på fremtidige molekyler og materialer, innebærer denne demonstrasjonen at tiden til nyttig kvanteberegning fortsetter å nærme seg.

Denne demonstrasjonen, som ble kjørt på Quantinuums System Model H1 kvantedatamaskin, drevet av Honeywell, vil bli integrert i fremtidige versjoner av sin bransjeledende kvanteberegningskjemiplattform, InQuanto, slik at industribedrifter og akademiske forskere kan utforske bruken av tidlig feil- tolerante algoritmer kjøres på kvantedatamaskiner for material- og molekylær modellering.