Zephyrnet-logotyp

Generativ dataintelligens

AI

Kvantdatorer tar ett stort steg med genombrott för felkorrigering

Återutgiven av Platon
Återutgiven av Platon

Datum:

Visningar: 18

För att kvantdatorer ska gå från forskningskuriosa till praktiskt användbara enheter måste forskare få sina fel under kontroll. Ny forskning från Microsoft och Quantinuum har nu tagit ett stort steg i den riktningen.

Dagens kvantdatorer har fastnat i "noisy intermediate-scale quantum" (NISQ)-eran. Medan företag har haft en viss framgång stringing ett stort antal qubits tillsammans, de är mycket känsliga för brus som snabbt kan försämra deras kvanttillstånd. Detta gör det omöjligt att utföra beräkningar med tillräckligt många steg för att vara praktiskt användbara.

Medan vissa har hävdat att dessa bullriga enheter fortfarande skulle kunna användas praktiskt, är konsensus att scheman för kvantfelskorrigering kommer att vara avgörande för att teknikens fulla potential ska kunna realiseras. Men felkorrigering är svårt i kvantdatorer eftersom att läsa kvanttillståndet för en qubit får den att kollapsa.

Forskare har utarbetat sätt att komma runt detta med hjälp av felkorrigeringskoder som sprider varje bit av kvantinformation över flera fysiska qubits för att skapa vad som kallas en logisk qubit. Detta ger redundans och gör det möjligt att upptäcka och korrigera fel i de fysiska qubitarna utan att påverka informationen i den logiska qubiten.

Utmaningen är att det tills nyligen antogs att det kunde ta ungefär 1,000 XNUMX fysiska qubits för att skapa varje logisk qubit. Dagens största kvantprocessorer har bara ungefär så många qubits, vilket tyder på att skapa tillräckligt med logiska qubits för meningsfulla beräkningar fortfarande var ett avlägset mål.

Det ändrades förra året när forskare från Harvard och startup QuEra visade att de kunde generera 48 logiska qubits från bara 280 fysiska. Och nu har samarbetet mellan Microsoft och Quantinuum gått ett steg längre genom att visa att de inte bara kan skapa logiska qubits utan faktiskt kan använda dem för att undertrycka felfrekvenser med en faktor 800 och genomföra mer än 14,000 XNUMX experimentella rutiner utan ett enda fel.

"Det vi gjorde här ger mig gåshud," Microsofts Krysta Svore berättade New Scientist. "Vi har visat att felkorrigering är repeterbar, den fungerar och den är tillförlitlig."

Forskarna arbetade med Quantinuums H2 kvantprocessor, som är beroende av fångade-jonteknologi och är relativt liten på bara 32 qubits. Men genom att använda felkorrigeringskoder utvecklade av Microsoft kunde de generera fyra logiska qubits som bara upplevde ett fel var 100,000 XNUMX:e körning.

En av de största framgångarna, noterar Microsoft-teamet ett blogginlägg, var det faktum att de kunde diagnostisera och korrigera fel utan att förstöra de logiska qubits. Detta är tack vare ett tillvägagångssätt som kallas "aktivt syndromextraktion" som kan läsa information om karaktären hos de buller som påverkar qubits, snarare än deras tillstånd, Svore berättade IEEE Spectrum.

Men felkorrigeringsschemat hade en hållbarhetstid. När forskarna utförde flera operationer på en logisk qubit, följt av felkorrigering, fann de att vid den andra omgången var felfrekvensen bara hälften av de som hittades i de fysiska qubits och i den tredje omgången fanns det ingen statistiskt signifikant effekt.

Och hur imponerande resultaten än är, påpekar Microsoft-teamet i sitt blogginlägg att skapa verkligt kraftfulla kvantdatorer kommer att kräva logiska qubits som gör fel bara en gång var 100:e miljon operationer.

Oavsett vilket markerar resultatet ett enormt hopp i kapacitet för felkorrigering, vilket Quantinuum hävdade i ett pressmeddelande representerar början på en ny era inom kvantberäkning. Även om det kan vara något förhoppningsvis, tyder det verkligen på att människors tidslinjer för när vi kommer att uppnå feltoleranta kvantberäkningar kan behöva uppdateras.

Image Credit: Quantinuum H2 kvantdator / Quantinuum

plats_img

Senaste intelligens

plats_img

Copyright @ 2024 Plato Technologies Inc.