Googlen Willow-siru vähentää kvanttivirheitä 40-kertaisesti

Google Quantum AI on osoittanut, että taikatilojen viljely (magic state cultivation), jonka tutkijat esittivät teoreettisesti vuonna 2024, toimii todellisessa laitteistossa. 105 kubitin Willow-prosessorilla se vähensi virheitä noin 40-kertaisesti verrattuna viljelemättömiin tiloihin, selviää 15. lokakuuta Science-lehdessä julkaistusta tutkimuksesta. Tiimi kertoi tuottaneensa T-tiloja ennätyksellisellä 99,99 % loogisella tarkkuudella. Googlen tiedotteessa Alphabetin kvanttiyksikkö kutsui työtä ensimmäiseksi käytännön ratkaisuksi yhdelle alan suurimmista resurssipullonkauloista.blog.google

Taikatiloja tarvitaan operaatioihin, joiden avulla kvanttitietokone voi tehdä asioita, joihin perinteiset koneet eivät kykene. Niiden valmistaminen on kallista. Joidenkin arvioiden mukaan niiden tuottaminen voi viedä jopa 95 % kvanttitietokoneen kapasiteetista, ja kutakin tilaa voi käyttää vain kerran.newscientist.com

Miten viljely toimii

Standardimenetelmä, jota kutsutaan tislaukseksi, yhdistää monia epätäydellisiä tiloja harvemmiksi, tarkemmiksi tiloiksi. Viljely sen sijaan toimii yksittäisen tilan parissa. Tiimi koodasi karkean taikatilan muutamaan kubittiin ja tarkisti, oliko se oikea tila. Testin läpäisseet tilat levitettiin useampiin kubitteihin vahvemman suojan saamiseksi. Kokeessa käytettiin 54:ää Willow'n 105 fyysisestä kubitista. Ilman viljelyä noin neljä yritystä tuhannesta tuotti virheellisen tilan, Scientific American raportoi.scientificamerican.com

Tutkijat siirsivät tiloja myös etäisyys-3-värikoodista etäisyys-5-pintakoodiin, jotka ovat kaksi virheenkorjausmenetelmää. Googlen mukaan tämä osoittaa, että puhdistetut tilat selviävät siirrosta sen laitteistossa. Testauksen aikana johtava tutkija Emma Rosenfeld huomasi, että laboratorion laitteiden ryöminnästä ja lämpötilan muutoksista johtuva kohina vääristi standardivertailua. Tämän kiertämiseksi tiimi loi menetelmän, joka käyttää viljelyä itsensä mittaamiseen.blog.google

Kehuja ja varauksia

Isaac Kim Kalifornian yliopistosta Davisista kertoi New Scientistille, että lähestymistapa voi tehdä virhesietoisesta kvanttilaskennasta huomattavasti halvempaa. Dominik Hangleiter ETH Zürichistä kutsui sitä potentiaaliseksi pelin muuttajaksi koneille, joissa on satoja loogisia kubitteja.newscientist.com

Menetelmä säilyttää vain ne tilat, jotka läpäisevät laaduntarkastuksen. Vain 8 % ajoista tuotti käyttökelpoisia taikatiloja, ja Imperial College Londonin Zhenyu Cai totesi New Scientistin mukaan, että Willow'n virhetasojen on laskettava entisestään ennen kuin se voi ratkaista hyödyllisiä ongelmia. Tiimi on tällä hetkellä noin yhdessä virheessä 10 000 yritystä kohden. RSA-2048-salauksen murtaminen vaatisi noin yhden epäonnistumisen 10 miljardia kohden, ja molekyylien simulointi vaatisi yhden miljoonasta tai sadasta miljoonasta, Scientific Americanin mukaan.scientificamerican.com+1

Google myönsi, että viljely on vielä osoitettava suuremmassa mittakaavassa. Tämä on ensimmäinen osoitus siitä, että konseptit toimivat, Rosenfeld sanoi. Emme ole vielä valmiita.blog.google+1