Прорыв Гарварда в области квантовых вычислений: скачок к исправлению ошибок и снижению шума

Прорыв Гарварда в области квантовых вычислений: скачок к исправлению ошибок и снижению шума

Отметка времени: 8 декабря 2023 г., 1:23
Прорыв Гарварда в области квантовых вычислений: скачок к исправлению ошибок и снижению шума PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

В квантовых вычислениях произошел существенный прогресс, о котором сообщила группа исследователей из Гарвардского университета совместно с QuEra Computing Inc., Университетом Мэриленда и Массачусетским технологическим институтом. Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) Соединенных Штатов Америки предоставило финансирование для разработки единственного в своем роде процессора, который был разработан с целью преодоления двух наиболее серьезных проблем в этой области: шум и ошибки.

Шум, который влияет на кубиты (квантовые биты) и вызывает вычислительные ошибки, стал серьезным препятствием для квантовых вычислений, которые столкнулись с этой проблемой. трудность в течение довольно долгого времени. В процессе совершенствования квантовых компьютерных технологий это оказалось серьезным препятствием. С незапамятных времен квантовые компьютеры, содержащие более тысячи кубитов, были необходимы для огромного объема исправления ошибок. Это проблема, которая препятствовала широкому использованию этих компьютеров.

В новаторском исследовании, опубликованном в рецензируемом научном журнале Nature, группа под руководством Гарвардского университета раскрыла свою стратегию решения этих проблем. Они придумали идею логических кубитов, которые представляют собой наборы кубитов, связанных между собой квантовой запутанностью для целей связи. В отличие от традиционного метода исправления ошибок, основанного на дублировании копий информации, этот метод использует внутреннюю избыточность, присущую логическим кубитам.

Количество логических кубитов в 48, которое никогда ранее не создавалось, было использовано командой для эффективного выполнения крупномасштабных вычислений на квантовом компьютере с коррекцией ошибок. Доказав кодовое расстояние, равное семи, что указывает на более высокую устойчивость к квантовым ошибкам, это стало возможным благодаря построению и запутанию самых больших логических кубитов, которые когда-либо были созданы. Поэтому это стало возможным.

Для создания процессора тысячи атомов рубидия были разделены в вакуумной камере, а затем охлаждены до температуры, очень близкой к абсолютному нулю, с помощью лазеров и магнитов. 280 из этих атомов были преобразованы в кубиты и запутаны с помощью дополнительных лазеров, в результате чего образовалось 48 логических кубитов. Вместо использования проводов эти кубиты связывались друг с другом с помощью оптических пинцетов.

По сравнению с предыдущими более крупными машинами, основанными на физических кубитах, этот новый квантовый компьютер продемонстрировал гораздо меньший уровень ошибок во время вычислений. Вместо исправления ошибок, возникающих во время вычислений, процессор, используемый командой Гарварда, включает этап обнаружения ошибок постобработки. На этом этапе ошибочные выходные данные обнаруживаются и отбрасываются. Это ускоренный подход к масштабированию квантовых компьютеров после нынешней эпохи шумных квантов промежуточного масштаба (NISQ), которая действует в настоящее время.

В результате этого достижения стали доступны новые возможности для квантовых вычислений. Это достижение является большим шагом на пути к разработке квантовых компьютеров, которые будут масштабируемыми, отказоустойчивыми и способны решать проблемы, которые традиционно были неразрешимыми. В частности, исследование подчеркивает возможность квантовых компьютеров проводить вычисления и комбинаторику, которые немыслимы с помощью технологий, доступных сейчас в области информатики. Это открывает совершенно новый путь для развития квантовых технологий.

Источник изображения: Shutterstock

Отметка времени:

Больше от Новости блочной цепи