Microsoft efectuează operațiuni cu mai mulți qubiți corectați de erori

Marți, Microsoft a făcut o serie de anunțuri legate de serviciul său Azure Quantum Cloud. Printre acestea a fost și o demonstrație a operațiilor logice care utilizează cel mai mare număr de qubiți corectați de erori de până acum.

„Din aprilieam triplat numărul de qubiți logici aici”, a spus Microsoft Technical Fellow Krysta Svore. „Așa că accelerăm către această capacitate de o sută de qubiți logici.” Compania și-a aliniat, de asemenea, un nou partener sub forma Atom Computing , care folosește atomi neutri pentru a reține qubiți și a demonstrat deja hardware cu peste 1.000 de qubiți hardware.

În mod colectiv, anunțurile sunt cel mai recent semn că calculul cuantic a apărut încă de la început și progresează rapid spre dezvoltarea unor sisteme care pot efectua în mod fiabil calcule care ar fi impracticabile sau imposibil de rulat pe hardware clasic. Am discutat cu oameni de la Microsoft și cu unii dintre partenerii săi hardware pentru a ne înțelege ce urmează pentru a ne aduce mai aproape de calculul cuantic util.

Simplificăm corectarea erorilor

Qubiții logici sunt o cale de a ieși din disperarea generală de a realiza că nu vom împiedica niciodată qubiții hardware să producă prea multe erori pentru un calcul fiabil. Corectarea erorilor pe computerele clasice implică măsurarea stării biților și compararea valorilor acestora cu o valoare agregată. Din păcate, nu puteți măsura în mod analog starea unui qubit pentru a determina dacă a apărut o eroare, deoarece măsurarea face ca acesta să adopte o valoare concretă, distrugând oricare dintre suprapunerea valorilor care fac calculul cuantic util.

Qubiții logici ocolesc acest lucru prin răspândirea unui singur bit de informații cuantice într-o colecție de biți, ceea ce face ca orice eroare să fie mai puțin catastrofală. Detectarea când apare implică adăugarea unor biți suplimentari la qubit-ul logic, astfel încât valoarea lor să depindă de cei care dețin datele. Puteți măsura acești qubiți auxiliari pentru a identifica dacă a apărut vreo problemă și, eventual, pentru a obține informații despre cum să o corectați.

Există multe scheme potențiale de corectare a erorilor, dintre care unele pot implica dedicarea a aproximativ o mie de qubiți pentru fiecare qubit logic. Este posibil să scapi cu mult mai puțin decât atât – există scheme cu mai puțin de 10 qubiți. Dar, în general, cu cât folosiți mai puțini qubit-uri hardware, cu atât sunt mai mari șansele de a întâmpina erori din care nu vă puteți recupera. Această tendință poate fi compensată parțial prin qubiți hardware care sunt mai puțin predispuși la erori.

Provocarea este că acest lucru funcționează numai dacă ratele de eroare sunt suficient de mici încât să nu întâmpinați erori în timpul procesului de corecție. Cu alte cuvinte, qubiții hardware trebuie să fie suficient de buni încât să nu producă atât de multe erori încât să fie imposibil să știi când a apărut o eroare și cum să o corectezi. Acel prag a fost depășit doar relativ recent.

Demonstrația anterioară a Microsoft a implicat utilizarea hardware-ului de la Quantinuum, care folosește qubiți bazați pe ioni prinși în câmpuri electrice. Acestea au unele dintre cele mai bune rate de eroare raportate până acum, iar Microsoft a arătat că acest lucru i-a permis să detecteze și să corecteze erorile în mai multe runde de corectare a erorilor. În noua lucrare, colaborarea a mers mai departe, efectuând mai multe operații logice cu corectarea erorilor pe o colecție de qubiți logici.