Čip Willow od Googlu snížil kvantové chyby čtyřicetinásobně

Tým Google Quantum AI prokázal, že „kultivace magických stavů“, technika, kterou její výzkumníci teoreticky navrhli v roce 2024, funguje na skutečném hardwaru. Na 105-qubitovém procesoru Willow snížila chyby přibližně 40krát ve srovnání s nekultivovanými stavy, uvádí článek publikovaný 15. října v časopise Science. Tým uvedl, že vyprodukoval T-stavy s rekordní logickou věrností 99,99 %. V oznámení Googlu označila kvantová divize Alphabetu tuto práci za „první demonstraci praktického řešení“ jednoho z největších úzkých hrdel v oboru.blog.google

Magické stavy jsou nezbytné pro operace, které umožňují kvantovému počítači provádět úkoly, jež klasické stroje nezvládnou. Jejich výroba je nákladná. Některé odhady naznačují, že jejich produkce může spotřebovat až 95 % kapacity kvantového počítače. Každý z nich lze navíc použít pouze jednou.newscientist.com

Jak kultivace funguje

Standardní metoda, zvaná destilace, kombinuje mnoho nedokonalých stavů do menšího počtu přesnějších. Kultivace naproti tomu pracuje s jediným stavem. Tým zakódoval hrubý magický stav do několika qubitů a ověřil, zda je správný. Stavy, které prošly, byly rozprostřeny mezi více qubitů pro silnější ochranu. Experiment využil 54 ze 105 fyzických qubitů čipu Willow. Bez kultivace vyprodukovaly přibližně čtyři pokusy z 1 000 chybný stav, uvedl Scientific American.scientificamerican.com

Výzkumníci také přenesli stavy z barevného kódu s distancí 3 do povrchového kódu s distancí 5, což jsou dvě schémata opravy chyb. Google uvedl, že to dokazuje, že vyčištěné stavy mohou přežít přenos na jeho hardwaru. Během testování hlavní výzkumnice Emma Rosenfeld zjistila, že šum z laboratorního vybavení způsobený driftem a změnami teploty zkresluje standardní benchmark. Aby to obešel, vytvořil tým metodu, která využívá kultivaci k měření sebe sama.blog.google

Pochvaly a výhrady

Isaac Kim z Kalifornské univerzity v Davisu pro New Scientist uvedl, že tento přístup „může učinit kvantové počítání odolné vůči chybám podstatně levnějším“. Dominik Hangleiter z ETH Curych to označil za potenciální „přelom“ pro stroje se stovkami logických qubitů.newscientist.com

Metoda zachovává pouze stavy, které projdou kontrolou kvality. Pouze 8 % běhů vyprodukovalo použitelné magické stavy a Zhenyu Cai z Imperial College London uvedl, že chybovost Willow musí dále klesnout, než bude moci řešit užitečné problémy, informoval New Scientist. Tým se v současnosti pohybuje kolem jedné chyby na 10 000 pokusů. Prolomení šifrování RSA-2048 by vyžadovalo přibližně jedno selhání na 10 miliard a simulace molekul by vyžadovala jedno selhání na milion až 100 milionů, uvádí Scientific American.scientificamerican.com+1

Google uznal, že kultivaci je ještě třeba prokázat ve větším měřítku. „Toto je první demonstrace, že koncepty fungují,“ řekla Rosenfeld. „Ještě jsme neskončili.“blog.google+1