Oamenii de știință au creat un set de „qubiți logici” care au rate de eroare de 800 de ori mai mici decât qubiții fizici – deschizând calea pentru utili, toleranți la erori. calculatoare cuantice in viitorul apropiat.
Biții cuantici, sau qubiții, sunt în mod inerent predispuși la erori – această susceptibilitate este descrisă ca fiind „zgomotos”. Crearea de qubiți logici este o modalitate de a rezolva acest lucru. Acestea sunt o colecție de qubiți fizici care sunt legați legatura cuantica — și reduc erorile prin stocarea aceleiași informații în locuri diferite. Acest lucru extinde posibilele puncte de eșec în timp ce un calcul este în curs.
Într-o nouă lucrare publicată pe 2 aprilie pe serverul de preprint arXivoamenii de știință au demonstrat că pot efectua experimente pe patru qubiți logici, făcuți folosind 30 din cei 32 de qubiți fizici din procesorul cuantic H2 fabricat de Quantinuum, o companie de calcul cuantic.
Echipa, formată din cercetători de la Quantinuum și Microsoft, a efectuat 14.000 de experimente pe un circuit cuantic de bază alcătuit din qubiții logici, fără a genera erori care nu au fost detectate și corectate.
Ei speră că această tehnologie poate fi integrată într-un viitor supercomputer hibrid alimentat de 100 de qubiți logici fiabili – ceea ce ar fi suficient pentru a oferi organizațiilor un avantaj științific, a declarat EVP Microsoft pentru misiuni și tehnologii strategice la 3 aprilie într-un intrare pe blog.
Una dintre cele mai mari probleme cu scalarea computerelor cuantice, dincolo de hardware-ul necesar pentru a le rula, este ratele de eroare extrem de ridicate ale qubiților. Biții în calculul convențional au o rată de eroare de 1 din 1 miliard de miliard.
Când se execută experimente pe un circuit cuantic, totuși, qubiții fizici au o rată de eroare de aproximativ 1 la 100, conform Microsoft. Noii qubiți logici, prin comparație, au o rată de eroare de doar 1 la 100.000.
Cercetătorii au obținut această îmbunătățire aplicând o tehnică numită „extracție cu sindrom activ” la qubiții cu capcană de ioni ai lui Quantinuum și la arhitectura de calcul cuantic, au spus reprezentanții Quantinuum într-un afirmație.
Această tehnică implică diagnosticarea și corectarea erorilor în timp ce calculele sunt în curs de desfășurare fără a distruge qubiții logici. Deoarece qubiții procesează calculele în timp ce sunt într-o stare de suprapunere cuantică între două stări binare (reprezentând 1 și 0 al datelor de calcul), nu le puteți vizualiza fără a provoca decoerență, în care suprapunerea se prăbușește.
Extracția sindromului activ este un proces derivat din a hârtie publicat în septembrie 2018 și funcționează datorită modului în care a fost compus acest tip de qubit logic. Un qubit logic include un număr mic de qubits fizici – denumit bloc de cod auxiliar – care nu stochează date pentru calcule, dar în care informațiile qubit-ului logic sunt stocate temporar, astfel încât să poată fi văzute. Prin aplicarea acestei tehnici, oamenii de știință au putut să arunce o privire în bloc, apoi să identifice și să corecteze erorile pe măsură ce apăreau, fără a perturba calculele.
„Descoperirile în corectarea erorilor cuantice și toleranța la erori sunt importante pentru realizarea valorii pe termen lung a calculului cuantic pentru descoperirea științifică și securitatea energetică”, Travis Humble, director al Centrului de Știință Cuantică de la Laboratorul Național Oak Ridge, care nu a fost implicat în studiul. cercetarea actuală, spus în a afirmație. „Rezultate ca acestea permit dezvoltarea continuă a sistemelor de calcul cuantic pentru cercetare și dezvoltare.”
Reprezentanții Microsoft susțin că această cercetare a reprezentat o trecere la ceea ce ei numesc calculul cuantic „Nivelul 2”, în care oamenii de știință au hardware cuantic cu erori reduse care poate fi extins pentru a rezolva problemele în mod fiabil. Calculatoarele cuantice de astăzi sunt, prin comparație, descrise ca „mașini cuantice zgomotoase la scară intermediară” (NISQ).
Scopul este de a ajunge la mașinile de nivelul 3 și de a obține așa-numita „supremație cuantică” – adică de a ajunge la punctul în care calculatoarele cuantice vor fi mai puternice și mai capabile decât cele mai rapide supercalculatoare.