Квантові комп’ютери роблять важливий крок із проривом у виправленні помилок

Щоб квантові комп’ютери перетворилися з дослідницьких курйозів на практично корисні пристрої, дослідникам потрібно взяти свої помилки під контроль. Нові дослідження Microsoft і Quantinuum зробили серйозний крок у цьому напрямку.

Сучасні квантові комп’ютери міцно застрягли в епоху «шумового проміжного кванта» (NISQ). У той час як компанії досягли певного успіху в нанизуванні велику кількість кубітів разом, вони дуже чутливі до шуму, який може швидко погіршити їхній квантовий стан. Це унеможливлює виконання обчислень з достатньою кількістю кроків, щоб бути практично корисними.

Хоча деякі стверджують, що ці шумливі пристрої все ще можуть бути використані на практиці, консенсус полягає в тому, що схеми квантової корекції помилок будуть життєво важливими для повної реалізації потенціалу технології. Але виправлення помилок у квантових комп’ютерах є складним, оскільки зчитування квантового стану кубіта спричиняє його руйнування.

Дослідники винайшли способи обійти це за допомогою кодів виправлення помилок, які розподіляють кожен біт квантової інформації між декількома фізичними кубітами, щоб створити так званий логічний кубіт. Це забезпечує надлишковість і дає змогу виявляти та виправляти помилки у фізичних кубітах, не впливаючи на інформацію в логічному кубіті.

Проблема полягає в тому, що донедавна вважалося, що для створення кожного логічного кубіта може знадобитися приблизно 1,000 фізичних кубітів. Найбільші сучасні квантові процесори мають приблизно стільки кубітів, що свідчить про те, що створення достатньої кількості логічних кубітів для значущих обчислень було ще далекою метою.

Це змінилося минулого року, коли дослідники з Гарварду та стартап QuEra показали, що можуть згенерувати 48 логічних кубітів лише з 280 фізичних. І тепер співпраця між Microsoft і Quantinuum пішла на крок далі, показавши, що вони можуть не тільки створювати логічні кубіти, але можуть фактично використовувати їх для придушення частоти помилок у 800 разів і виконувати понад 14,000 XNUMX експериментальних процедур без жодної помилки.

«Від того, що ми тут зробили, у мене мурашки по шкірі», – Кріста Своре з Microsoft сказав New Scientist. «Ми показали, що виправлення помилок можна повторити, воно працює та є надійним».

Дослідники працювали з квантовим процесором Quantinuum H2, який базується на технології захоплених іонів і є відносно малим — лише 32 кубіти. Але, застосувавши коди виправлення помилок, розроблені Microsoft, вони змогли створити чотири логічні кубіти, які зазнавали помилки лише кожні 100,000 XNUMX запусків.

Одним із найбільших досягнень команда Microsoft відзначає в блог, полягав у тому, що вони змогли діагностувати та виправляти помилки, не руйнуючи логічні кубіти. Це завдяки підходу, відомому як «вилучення активного синдрому», який здатний читати інформацію про природу шуму, що впливає на кубіти, а не про їхній стан, Своре. сказав IEEE спектр.

Проте схема виправлення помилок мав термін придатності. Коли дослідники виконали кілька операцій над логічним кубітом з наступним виправленням помилок, вони виявили, що до другого раунду частота помилок становила лише половину від тих, які були виявлені у фізичних кубітів, а до третього раунду статистично значущого впливу не було.

Незважаючи на вражаючі результати, команда Microsoft зазначає у своєму блозі, що для створення справді потужних квантових комп’ютерів знадобляться логічні кубіти, які допускають помилки лише один раз на 100 мільйонів операцій.

Незважаючи на це, результат знаменує величезний стрибок у можливостях виправлення помилок, про які Quantinuum заявив у прес-реліз символізує початок нової ери в квантових обчисленнях. Незважаючи на те, що це може бути невеликим стрибком, це, безсумнівно, говорить про те, що люди можуть оновити графіки, коли ми досягнемо відмовостійких квантових обчислень.

Зображення Фото: Квантовий комп'ютер Quantinuum H2 / Quantinuum

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://singularityhub.com/2024/04/04/quantum-computers-take-a-major-step-with-error-correction-breakthrough/