Calculatoarele cuantice fac un pas major cu corectarea erorilor

Pentru ca computerele cuantice să treacă de la curiozități de cercetare la dispozitive practic utile, cercetătorii trebuie să-și țină sub control erorile. Noile cercetări de la Microsoft și Quantinuum au făcut acum un pas major în această direcție.

Calculatoarele cuantice de astăzi sunt blocați ferm în era „cuantică la scară intermediară zgomotoasă” (NISQ). În timp ce companiile au avut un oarecare succes în înșirare un număr mare de qubiți împreună, sunt foarte sensibili la zgomot care le poate degrada rapid stările cuantice. Acest lucru face imposibilă efectuarea de calcule cu destui pași pentru a fi util practic.

În timp ce unii au susținut că aceste dispozitive zgomotoase ar putea fi încă folosite în practică, consensul este că schemele de corectare a erorilor cuantice vor fi vitale pentru ca întregul potențial al tehnologiei să fie realizat. Dar corectarea erorilor este dificilă în computerele cuantice, deoarece citirea stării cuantice a unui qubit îl face să se prăbușească.

Cercetătorii au conceput modalități de a ocoli acest lucru folosind coduri de corectare a erorilor care răspândesc fiecare bit de informații cuantice pe mai mulți qubiți fizici pentru a crea ceea ce este cunoscut sub numele de qubit logic. Acest lucru oferă redundanță și face posibilă detectarea și corectarea erorilor în qubiții fizici fără a afecta informațiile din qubitul logic.

Provocarea este că, până de curând, se presupunea că ar putea fi nevoie de aproximativ 1,000 de qubiți fizici pentru a crea fiecare qubit logic. Cele mai mari procesoare cuantice din ziua de azi au doar atât de mulți qubiți, ceea ce sugerează că crearea suficienților qubiți logici pentru calcule semnificative era încă un obiectiv îndepărtat.

Acest lucru s-a schimbat anul trecut, când cercetătorii de la Harvard și startup-ul QuEra au arătat că pot generează 48 de qubiți logici din doar 280 de cele fizice. Și acum, colaborarea dintre Microsoft și Quantinuum a făcut un pas mai departe, arătând că nu numai că pot crea qubiți logici, dar îi pot folosi de fapt pentru a suprima ratele de eroare cu un factor de 800 și pentru a efectua peste 14,000 de rutine experimentale fără o singură eroare.

„Ceea ce am făcut aici îmi dă pielea de găină”, Krysta Svore de la Microsoft a spus New Scientist. „Am arătat că corectarea erorilor este repetabilă, funcționează și este de încredere.”

Cercetătorii lucrau cu procesorul cuantic H2 al lui Quantinuum, care se bazează pe tehnologia cu ioni prinși și este relativ mic, la doar 32 de qubiți. Dar, aplicând coduri de corectare a erorilor dezvoltate de Microsoft, au reușit să genereze patru qubiți logici care au experimentat o eroare doar la fiecare 100,000 de rulări.

Una dintre cele mai mari realizări, notează echipa Microsoft o postare pe blog, a fost faptul că au fost capabili să diagnosticheze și să corecteze erorile fără a distruge qubiții logici. Acest lucru se datorează unei abordări cunoscute sub numele de „extracție cu sindrom activ”, care este capabilă să citească informații despre natura zgomotului care afectează qubiții, mai degrabă decât starea lor, Svore a spus IEEE Spectrum.

Cu toate acestea, schema de corectare a erorilor a avut un termen de valabilitate. Când cercetătorii au efectuat operații multiple pe un qubit logic, urmate de corectarea erorilor, au descoperit că, în a doua rundă, ratele de eroare erau doar jumătate din cele găsite în qubitii fizici, iar în a treia rundă nu a existat un impact semnificativ statistic.

Și, oricât de impresionante sunt rezultatele, echipa Microsoft subliniază în postarea de pe blog că crearea de computere cuantice cu adevărat puternice va necesita qubiți logici care fac erori doar o dată la 100 de milioane de operațiuni.

Indiferent, rezultatul marchează un salt masiv în capabilitățile de corectare a erorilor, pe care Quantinuum a afirmat în un comunicat de presă reprezintă începutul unei noi ere în calculul cuantic. Deși acest lucru ar putea sări ușor arma, sugerează cu siguranță că termenele oamenilor pentru momentul în care vom realiza calculul cuantic tolerant la erori ar putea trebui actualizate.

Credit imagine: Calculator cuantic Quantinuum H2 / Quantinuum

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://singularityhub.com/2024/04/04/quantum-computers-take-a-major-step-with-error-correction-breakthrough/