Primul computer cuantic comercial tolerant la erori din lume cu „qubiți logici” ar putea funcționa înainte de sfârșitul anului.
Qubiți logici — biți cuantici fizici, sau qubiți, conectați prin legatura cuantica — reduce erorile în calculatoarele cuantice prin stocarea acelorași date în locuri diferite. Acest lucru diversifică punctele de eșec la executarea calculelor.
Noua mașină, care are 256 de qubiți fizici și 10 logici, se va lansa la sfârșitul anului 2024, au declarat într-un comunicat reprezentanți ai QuEra, startup-ul care o construiește. afirmație.
Anunțul urmează unui nou studiu, publicat pe 6 decembrie 2023 în jurnal Naturăîn care cercetătorii de la QuEra și alte câteva instituții au demonstrat un computer cuantic funcțional care conținea 48 de qubiți logici – cel mai mare număr de qubiți logici testați până în prezent.
„Este prima mașină cu corecție cuantică a erorilor”, coautor al studiului Harry Zhouun fizician la QuEra și Universitatea Harvard, a declarat pentru Live Science într-un e-mail.
Deși acest computer nu are suficientă putere pentru a fi util pe cont propriu, oferă o platformă pe care programatorii de software pot începe să testeze codul pentru viitoarele computere cuantice, a spus Zhou.
De ce calculul cuantic necesită corectarea erorilor
În timp ce computerele convenționale stochează informații în biți cu o valoare fie 0, fie 1, computerele cuantice folosesc qubiți – care sunt o suprapunere între 0 și 1, datorită legilor lui mecanica cuantică.
Qubiții pot fi, de asemenea, uniți împreună folosind întricarea cuantică pentru a exista în mai multe stări simultan. Acest lucru le permite să efectueze multe calcule mult mai rapid decât computerele clasice – presupunând că puteți construi un computer cuantic cu suficiente dintre ele. Dar qubiții pot fi deranjați cu ușurință, făcându-i notoriu predispuși la erori. Aproximativ 1 din 1.000 eșuează, față de 1 din 1 miliard de miliard de biți în computerele convenționale.
Calculatoarele cuantice ar putea depăși cele mai bune supercomputere dacă încorporează milioane de qubiți, dar cel mai mare computer cuantic construit până acum are doar aproximativ 1.000 de qubiți, iar rata mare de eșec a qubiților limitează potențiala extindere. Corectarea erorilor ar putea contracara tendința de a eșua a qubiților, iar construirea de qubiți logici este o modalitate de a face acest lucru.
Qubits logici: reducerea zgomotului cuantic
Noul sistem de corectare a erorilor se bazează pe redundanța datelor, în care aceeași bucată de date este stocată în mai multe locuri, a spus Zhou. Qubiții logici efectuează aceleași calcule pe mai mulți qubiți fizici – reducând considerabil ratele de eroare dacă unul sau mai mulți qubiți fizici eșuează, deoarece datele sunt disponibile în altă parte, astfel încât calculele să poată continua.
Pentru a face qubitul logic, cercetătorii au aplicat codul computerizat de corectare a erorilor la qubit-urile obișnuite. Apoi au stabilit porți logice, sau circuite, între qubiți pentru a-i încurca. Calculatorul cuantic calculează apoi „sindromul” – o măsură care indică dacă este probabil să fi apărut sau nu o eroare. Folosind aceste informații, computerul cuantic corectează erorile și trece la pasul următor.
Noii qubiți reprezintă un progres semnificativ față de eforturile anterioare. În 2023, Google Quantum AI Lab a demonstrat o rată de eroare de 2,9%. folosind trei qubiți logici; Rata de eroare a lui Quera este de 0,5% cu 48 de qubiți logici. Liderul mondial este Universitatea din Oxford, care a atins rate de eroare mai mici de 0,01% — dar numai între porțile de doi qubiți.
Anul trecut, IBM a demonstrat, de asemenea, tehnologia de corectare a erorilor Cip Heron de 127 qubit care a redus ratele de eroare de cinci ori în comparație cu celelalte cipuri ale sale. Dar prima sa mașină comercială tolerantă la erori nu este așteptată până în 2029.
QuEra intenționează să lanseze mai multe computere cuantice în următorii ani, începând cu o mașină de 30 de qubiți logici și 3.000 de qubiți fizici care va fi lansată în 2025. Monstrul său, o mașină cu peste 10.000 de qubiți fizici și 100 de qubiți logici, este programat pentru 2026. . „La 100 de qubiți logici, [2026] mașina poate efectua calcule corecte care depășesc capacitatea supercalculatoarelor de astăzi”, a spus Zhou.