โปรเซสเซอร์ควอนตัมผสานรวม 48 คิวบิตเชิงตรรกะ - Physics World

โปรเซสเซอร์ควอนตัมที่มี 48 คิวบิตแบบลอจิคัลซึ่งสามารถดำเนินการอัลกอริธึมพร้อมทั้งแก้ไขข้อผิดพลาดแบบเรียลไทม์ได้รับการเปิดเผยในสหรัฐอเมริกา มันถูกสร้างขึ้นโดย มิคาอิลลูคิน และเพื่อนร่วมงานที่ Harvard University, Massachusetts Institute of Technology และ QuEra ความสำเร็จของพวกเขาอาจนำไปสู่การพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ให้คิวบิตเชิงตรรกะจำนวนมาก

โดยหลักการแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาบางอย่างที่ไม่สามารถคำนวณบนโปรเซสเซอร์ทั่วไปได้ อย่างไรก็ตาม ตัวประมวลผลควอนตัมที่มีอยู่ในปัจจุบันมีความอ่อนไหวต่อการหยุดชะงักจากสัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะทำลายสถานะควอนตัมที่ละเอียดอ่อนที่ใช้ในการจัดเก็บและประมวลผลข้อมูล

การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมช่วยแก้ปัญหาสัญญาณรบกวนโดยให้กลุ่มคิวบิต (เรียกว่าคิวบิตจริง) ทำงานร่วมกันเป็นหนึ่งคิวบิต ซึ่งเรียกว่าคิวบิตเชิงตรรกะ แนวคิดก็คือข้อมูลที่เก็บไว้ในคิวบิตแบบลอจิคัลจะกระจายออกไปตามคิวบิตจริงจำนวนหนึ่ง ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อระบุและแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้น

ทนทานต่อข้อผิดพลาด

นักวิจัยหวังว่าจะใช้คิวบิตเชิงตรรกะเพื่อแทนที่คิวบิตแต่ละตัวในสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ควอนตัม ทำให้ทนทานต่อข้อผิดพลาดเมื่อใช้อัลกอริทึม

“เรากำลังพยายามทำเครื่องหมายการเปลี่ยนแปลงในภาคสนาม ไปสู่การเริ่มทดสอบอัลกอริธึมด้วย qubit ที่แก้ไขข้อผิดพลาด แทนที่จะเป็นแบบฟิสิคัล และเปิดเส้นทางสู่อุปกรณ์ขนาดใหญ่” อธิบาย โดเลฟ บลูฟสไตน์ซึ่งเป็นผู้เขียนหลักของ a กระดาษอธิบายงาน. กระดาษได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ใน ธรรมชาติ.

แนวคิดนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และเมื่อเร็วๆ นี้ การทดลองได้มาถึงจุดสำคัญของการใช้คิวบิตเชิงตรรกะสองตัวเพื่อควบคุมประตูลอจิกควอนตัมตัวเดียว

ในการศึกษาของพวกเขา ทีมงานของ Lukin ได้สำรวจว่าระบบที่มีขนาดใหญ่กว่านี้สามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้อาร์เรย์อะตอมที่เป็นกลางได้อย่างไร สิ่งเหล่านี้คือกริดของอะตอมรูบิเดียมที่เย็นจัดเป็นพิเศษซึ่งติดอยู่ด้วยแหนบแบบใช้แสง อะตอมเหล่านี้สามารถอยู่ในสถานะ Rydberg ที่มีความตื่นเต้นสูง ซึ่งช่วยให้อะตอมทำหน้าที่เป็นคิวบิตที่สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลควอนตัมได้

การกำหนดค่าใหม่แบบไดนามิก

อาร์เรย์อะตอมที่เป็นกลางเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถาปัตยกรรมคิวบิตแบบลอจิคัล เนื่องจากสามารถกำหนดค่าใหม่แบบไดนามิกได้ในระหว่างการคำนวณ โดยที่ยังคงรักษาข้อมูลควอนตัมไว้

การใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเหล่านี้ Lukin และเพื่อนร่วมงานได้สร้างตัวประมวลผลควอนตัมที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งมีพื้นฐานมาจากการควบคุมคิวบิตแบบลอจิคัลในอาร์เรย์อะตอมที่เป็นกลาง และใช้แพลตฟอร์มของพวกเขาเพื่อรันชุดอัลกอริธึมเชิงตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้ วิธีการของทีมทำให้พวกเขาปรับปรุงผลลัพธ์ของการทดลองล่าสุดได้อย่างมาก โดยเข้ารหัสลอจิคัลเกตได้สูงสุดถึง 48 คิวบิต โดยมีลอจิกเกตขนาด 228 คิวบิตสูงถึง XNUMX เกต

ด้วยการแก้ไขข้อผิดพลาดในตัว โปรเซสเซอร์จึงปรับปรุงประสิทธิภาพของอัลกอริธึมที่ดำเนินการโดยทีมได้อย่างมาก สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถสำรวจคุณลักษณะที่สำคัญหลายประการของการดำเนินการเชิงตรรกะในคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ ซึ่งรวมถึงการประยุกต์ใช้การแก้ไขข้อผิดพลาดขนาดใหญ่กับคิวบิตจำนวนมาก และความทนทานต่อสัญญาณรบกวนและความไม่สมบูรณ์ในฮาร์ดแวร์ควอนตัม

นักวิทยาศาสตร์มองในแง่ดีว่าการวิจัยของพวกเขาสามารถปูทางไปสู่โปรเซสเซอร์ควอนตัมลอจิคัลขนาดใหญ่ได้ในอนาคตอันไม่ไกลนัก “ผมคิดว่านี่เป็นช่วงเวลาที่ชัดเจนว่ามีบางสิ่งที่พิเศษมากๆ กำลังจะเกิดขึ้น” ลูคินกล่าว “แม้ว่าจะยังมีความท้าทายรออยู่ข้างหน้า แต่เราคาดหวังว่าความก้าวหน้าใหม่นี้จะช่วยเร่งความก้าวหน้าไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่มีประโยชน์ได้อย่างมาก”

ขณะนี้ทีมงานกำลังมุ่งเน้นไปที่การดำเนินการชุดการดำเนินการเชิงตรรกะที่หลากหลายมากขึ้นบนระบบของพวกเขา

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/quantum-processor-integrates-48-logical-qubits/