Квантовые компьютеры сделали важный шаг, совершив прорыв в исправлении ошибок

Чтобы квантовые компьютеры превратились из исследовательской диковинки в практически полезные устройства, исследователям необходимо взять под контроль свои ошибки. Новое исследование Microsoft и Quantinuum сделало важный шаг в этом направлении.

Современные квантовые компьютеры прочно застряли в эре «шумных квантов промежуточного масштаба» (NISQ). Несмотря на то, что компании добились определенных успехов в большое количество кубитов вместе, они очень чувствительны к шуму, который может быстро ухудшить их квантовое состояние. Это делает невозможным выполнение вычислений с достаточным количеством шагов, чтобы они были практически полезны.

Хотя некоторые утверждают, что эти шумные устройства все еще могут найти практическое применение, все сходятся во мнении, что схемы квантовой коррекции ошибок будут иметь жизненно важное значение для полной реализации потенциала технологии. Но исправление ошибок в квантовых компьютерах затруднено, поскольку чтение квантового состояния кубита приводит к его коллапсу.

Исследователи разработали способы обойти эту проблему, используя коды исправления ошибок, которые распределяют каждый бит квантовой информации по нескольким физическим кубитам для создания так называемого логического кубита. Это обеспечивает избыточность и позволяет обнаруживать и исправлять ошибки в физических кубитах, не влияя на информацию в логическом кубите.

Проблема в том, что до недавнего времени предполагалось, что для создания каждого логического кубита может потребоваться примерно 1,000 физических кубитов. Крупнейшие сегодняшние квантовые процессоры имеют примерно такое же количество кубитов, что позволяет предположить, что создание достаточного количества логических кубитов для значимых вычислений все еще остается далекой целью.

Ситуация изменилась в прошлом году, когда исследователи из Гарварда и стартапа QuEra показали, что они могут сгенерировать 48 логических кубитов всего из 280 физических. И теперь сотрудничество между Microsoft и Quantinuum пошло еще дальше, показав, что они могут не только создавать логические кубиты, но и фактически использовать их для подавления частоты ошибок в 800 раз и выполнения более 14,000 XNUMX экспериментальных процедур без единой ошибки.

«То, что мы здесь сделали, вызывает у меня мурашки по коже», — Криста Своре из Microsoft. заявил New Scientist. «Мы показали, что коррекция ошибок повторяема, работает и надежна».

Исследователи работали с квантовым процессором H2 компании Quantinuum, который основан на технологии захваченных ионов и имеет относительно небольшой размер — всего 32 кубита. Но, применив коды исправления ошибок, разработанные Microsoft, они смогли сгенерировать четыре логических кубита, в которых ошибка возникала только каждые 100,000 XNUMX запусков.

Одним из самых больших достижений команда Microsoft отмечает в блог, заключался в том, что они смогли диагностировать и исправлять ошибки, не разрушая логические кубиты. Это стало возможным благодаря подходу, известному как «извлечение активного синдрома», который позволяет считывать информацию о природе шума, влияющего на кубиты, а не об их состоянии, сообщил Своре. заявил IEEE Spectrum.

Однако схема исправления ошибок был срок годности. Когда исследователи выполнили несколько операций с логическим кубитом с последующей коррекцией ошибок, они обнаружили, что ко второму раунду частота ошибок составляла лишь половину от частоты ошибок, обнаруженных в физических кубитах, а к третьему раунду статистически значимого влияния не было.

Какими бы впечатляющими ни были результаты, команда Microsoft отмечает в своем сообщении в блоге, что для создания по-настоящему мощных квантовых компьютеров потребуются логические кубиты, которые совершают ошибки только один раз на каждые 100 миллионов операций.

Тем не менее, результат знаменует собой огромный скачок в возможностях исправления ошибок, о которых Quantinuum заявил в пресс-релиз представляет собой начало новой эры в квантовых вычислениях. Хотя это может быть несколько поспешным шагом, это, безусловно, предполагает, что сроки, когда мы достигнем отказоустойчивых квантовых вычислений, возможно, должны быть обновлены.

Изображение Фото: Квантовый компьютер Quantinuum H2 / Квантинуум

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://singularityhub.com/2024/04/04/quantum-computers-take-a-major-step-with-error-correction-breakthrough/