QuEra значительно снизила частоту ошибок в кубитах — ее первый коммерчески доступный компьютер будет запущен в этом году (с 256 физическими кубитами и 10 логическими кубитами).
Логические кубиты (кубиты, соединенные с помощью квантовой спутанности) уменьшают количество ошибок в квантовых компьютерах, сохраняя одни и те же данные в разных местах. Это разнообразит точки отказа при выполнении вычислений.
Новая машина QuEra с 256 физическими и 10 логическими кубитами, будет запущена в конце 2024 года — объявление, которое последовало за публикацией в журнале Nature статьи исследователей из Гарварда, QuEra и нескольких других учреждений, что продемонстрировала функционирующий квантовый компьютер, который содержал 48 логических кубитов (наибольшее количество логических кубитов, протестированных на сегодня).
«Это первая машина с квантовой коррекцией ошибок», — говорит соавтор исследования Гарри Чжоу, физик из QuEra и Гарвардского университета.
Хотя этот компьютер не имеет достаточной мощности, чтобы быть полезным сам по себе — он обеспечивает платформу, на которой программисты могут начать тестировать код для будущих квантовых компьютеров, сказал Чжоу.
Почему квантовые вычисления требуют исправления ошибок?
В то время как обычные компьютеры хранят информацию в битах со значением 0 или 1, квантовые компьютеры используют кубиты — которые являются суперпозицией между 0 и 1, пользуясь законами квантовой механики.
Кубиты также могут быть «сшиты» вместе с помощью квантовой запутанности и существовать в нескольких состояниях одновременно — это позволяет им выполнять многие вычисления намного быстрее, чем классические компьютеры. Но кубиты можно легко нарушить, что делает их подверженными ошибкам: примерно 1 из 1000 кубитов выходит из строя, против 1 из 1 миллиарда битов в обычных компьютерах.
Курс Power BI. Опануйте інструменти Power BI для аналізу та візуалізації даних, щоб швидше виконувати свої завдання та прогнозувати майбутнє компанії автоматично. Більше про курс
Самый большой квантовый компьютер, созданный на сегодня, имеет лишь около 1000 кубитов, а высокая частота отказов ограничивает его потенциальное расширение. Исправление ошибок может противодействовать тенденции к сбою кубитов, и создание логических кубитов — один из наиболее эффективных способов.
Уменьшение квантового шума
По словам Чжоу, новая система исправления ошибок базируется на избыточности данных, когда одна и та же часть данных хранится в нескольких местах. То есть логические кубиты выполняют одинаковые вычисления для нескольких физических кубитов, значительно снижая частоту ошибок — если один или более физических кубитов выходят из строя, вычисления можно продолжить, поскольку данные доступны в другом месте.
Чтобы создать логический кубит, исследователи применяют к обычным кубитам компьютерный код с исправлением ошибок; затем устанавливают логические ворота, или схемы, между кубитами, чтобы спутать их. Далее квантовый компьютер вычисляет «синдром» — по мере того, произошла ошибка или нет, и, используя эту информацию, он исправляет ошибки и переходит к следующему шагу.
Новые кубиты демонстрируют значительный прогресс по сравнению с предыдущими усилиями. В 2023 году Google Quantum AI Lab продемонстрировала уровень ошибок в 2,9%, используя три логических кубита — в то время как уровень ошибок Quera составляет 0,5% с 48 логическими кубитами. Оксфордский университет в этом мировой лидер — с уровнем ошибок менее 0,91% (но только между двухкубитными воротами).
В прошлом году IBM также продемонстрировала собственную технологию в 127-кубитном чипе Heron, которая уменьшила количество ошибок в 5 раз по сравнению с другими чипами. Однако первая отказоустойчивая машина компании для коммерческого применения появится не ранее 2029 года.
QuEra тем временем планирует запустить несколько квантовых компьютеров в ближайшие годы, начиная с машины с 30-логическими и 3000 физическими кубитами, которая выйдет в 2025 году. Более мощный компьютер на 10 000 физических и 100 логических кубитов запланирован на 2026-й.
«Машина со 100 логическими кубитами может выполнять правильные вычисления, которые превышают возможности современных суперкомпьютеров», — сказал Чжоу.
Источник: Space.com
