Steve Brierly stelt dat kwantumcomputers uitgebreide foutcorrectietechnieken moeten implementeren voordat ze volledig bruikbaar kunnen worden voor de samenleving
“Er zijn geen overtuigende argumenten die erop wijzen dat er commercieel levensvatbare toepassingen zullen worden gevonden geen gebruik kwantumfoutcorrectiecodes en fouttolerante kwantumcomputing.” Dat zei de Caltech-natuurkundige John Preskill tijdens een lezing aan het einde van 2023 tijdens de Q2B23-bijeenkomst in Californië. Heel eenvoudig: iedereen die een praktische kwantumcomputer wil bouwen, zal een manier moeten vinden om met fouten om te gaan.
Kwantumcomputers worden steeds krachtiger, maar hun fundamentele bouwstenen – kwantumbits of qubits – zijn zeer foutgevoelig, waardoor het wijdverbreide gebruik ervan wordt beperkt. Het is niet voldoende om simpelweg kwantumcomputers te bouwen met meer en betere qubits. Om het volledige potentieel van quantumcomputertoepassingen te ontsluiten zijn nieuwe hardware- en softwaretools nodig die inherent onstabiele qubits kunnen controleren en systeemfouten 10 miljard keer of meer per seconde volledig kunnen corrigeren.
Preskills woorden kondigden in wezen het begin aan van het zogenaamde Kwantumfoutcorrectie (QEC)-tijdperk. QEC is geen nieuw idee en bedrijven ontwikkelen al jaren technologieën om de informatie die is opgeslagen in qubits te beschermen tegen fouten en decoherentie veroorzaakt door ruis. Wat echter nieuw is, is het opgeven van het idee dat de huidige luidruchtige apparaten op middelmatige schaal (NISQ) beter zouden kunnen presteren dan klassieke supercomputers en toepassingen zouden kunnen draaien die momenteel onmogelijk zijn.
Zeker, NISQ – een term die werd bedacht door Preskill – was een belangrijke opstap op weg naar fouttolerantie. Maar de kwantumindustrie, investeerders en overheden moeten zich nu realiseren dat foutcorrectie de belangrijkste uitdaging van kwantumcomputers is.
Een kwestie van tijd
QEC heeft alleen al het afgelopen jaar al ongekende vooruitgang geboekt. In 2023 Kopen Google Reviews heeft aangetoond dat een systeem van 17 qubit kan herstellen van een enkele fout en een systeem van 49 qubit van twee fouten (NATUUR 614 676). Amazone bracht een chip uit die fouten 100 keer onderdrukte IBM-wetenschappers ontdekte een nieuw foutcorrectieschema dat werkt met 10 keer minder qubits (arXiv: 2308.07915). Aan het eind van het jaar produceerde Quera, de kwantumspin-out van Harvard University, het grootste aantal tot nu toe foutgecorrigeerde qubits .
Decodering, die veel onbetrouwbare fysieke qubits omzet in een of meer betrouwbare ‘logische’ qubits, is een kerntechnologie van QEC. Dat komt omdat grootschalige kwantumcomputers elke seconde terabytes aan gegevens zullen genereren die net zo snel moeten worden gedecodeerd als ze zijn verworven om te voorkomen dat fouten zich voortplanten en berekeningen onbruikbaar worden. Als we niet snel genoeg decoderen, worden we geconfronteerd met een exponentieel groeiende achterstand in gegevens.
De nationale kwantumstrategie van het VK is een plan waar we allemaal in kunnen geloven
Mijn eigen bedrijf – Riverlane – vorig jaar geïntroduceerd 's werelds krachtigste kwantumdecoder. Onze decoder is bezig met het oplossen van dit achterstandsprobleem, maar er is nog steeds sprake van nog veel meer werk te doen. Het bedrijf ontwikkelt momenteel ‘streamingdecoders’ die continue stromen meetresultaten kunnen verwerken zodra ze binnenkomen, en niet nadat een experiment is afgerond. Zodra we dat doel hebben bereikt, is er meer werk aan de winkel. En decoders zijn slechts één aspect van QEC – we hebben ook zeer nauwkeurige, snelle ‘controlesystemen’ nodig om de qubits te lezen en te schrijven.
Terwijl kwantumcomputers blijven opschalen, moeten deze decoder- en besturingssystemen samenwerken om foutloze logische qubits te produceren. Tegen 2026 wil Riverlane een adaptieve of realtime decoder hebben gebouwd. De machines van vandaag kunnen slechts een paar honderd foutloze bewerkingen uitvoeren, maar toekomstige ontwikkelingen zullen werken met kwantumcomputers die in staat zijn een miljoen foutloze kwantumbewerkingen te verwerken (bekend als een MegaQuOp).
Riverlane is niet de enige die dergelijke inspanningen doet en andere kwantumbedrijven geven nu prioriteit aan QEC. IBM heeft nog niet eerder aan QEC-technologie gewerkt, maar heeft zich in plaats daarvan gericht op meer en betere qubits. Maar die van de firma Kwantumroutekaart voor 2033 stelt dat IBM tegen het einde van dit decennium een machine van 1000 qubit wil bouwen die in staat is tot nuttige berekeningen, zoals het simuleren van de werking van katalysatormoleculen.
Quera, ondertussen, heeft onlangs zijn routekaart onthuld dat ook prioriteit geeft aan QEC, terwijl de De nationale kwantumstrategie van Groot-Brittannië heeft tot doel kwantumcomputers te bouwen die tegen 2035 een biljoen foutloze operaties (TeraQuOps) kunnen uitvoeren. Andere landen hebben vergelijkbare plannen gepubliceerd en een doel voor 2035 lijkt haalbaar, deels omdat de kwantumcomputergemeenschap begint te streven naar kleinere, incrementele – maar net zo ambitieuze doelstellingen.
De toon zetten voor een kwantummarktplaats: waar de kwantumbusiness aan toe is en hoe deze zich zou kunnen ontvouwen
Wat mij echt opwindt aan de Britse Nationale Quantum Strategie is het doel om in 2028 een MegaQuOp-machine te hebben. Nogmaals, dit is een realistisch doel – sterker nog, ik zou zelfs willen beweren dat we het MegaQuOp-regime eerder zullen bereiken, en dat is de reden waarom De QEC-oplossing van Riverlane, Deltaflow, zal in 2026 klaar zijn om met deze MegaQuOp-machines te werken. We hebben geen radicaal nieuwe natuurkunde nodig om een MegaQuOp-kwantumcomputer te bouwen – en zo'n machine zal ons helpen kwantumfouten beter te begrijpen en te profileren.
Zodra we deze fouten begrijpen, kunnen we beginnen met het oplossen ervan en verdergaan met TeraQuOp-machines. De TeraQuOp is ook een zwevend doel – en een doel waarbij verbeteringen in zowel de QEC als elders ertoe kunnen leiden dat het doel voor 2035 een paar jaar eerder wordt bereikt.
Het is slechts een kwestie van tijd voordat kwantumcomputers nuttig zullen zijn voor de samenleving. En nu we een gecoördineerde focus hebben op de correctie van kwantumfouten, zullen we dat omslagpunt eerder vroeger dan later bereiken.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/why-error-correction-is-quantum-computings-defining-challenge/
