„Google“ „Willow“ lustas 40 kartų sumažino kvantines klaidas

„Google Quantum AI“ pademonstravo, kad „magiškų būsenų kultivavimas“ (angl. magic state cultivation) – technika, kurią tyrėjai teoriškai pasiūlė 2024 m. – veikia su tikra aparatine įranga. Remiantis spalio 15 d. žurnale „Science“ paskelbtu straipsniu, 105 kubitų „Willow“ procesoriuje klaidų skaičius sumažėjo apie 40 kartų, palyginti su nekultivuotomis būsenomis. Komanda teigė, kad pavyko sukurti T-būsenas su rekordiniu 99,99% loginiu tikslumu. „Google“ pranešime „Alphabet“ kvantinių technologijų padalinys šį darbą pavadino „pirmuoju praktinio sprendimo demonstravimu“ vienai iš didžiausių šios srities resursų problemų.blog.google

Magiškos būsenos yra būtinos operacijoms, kurios leidžia kvantiniam kompiuteriui atlikti užduotis, neįveikiamas klasikiniams kompiuteriams. Jas brangu sukurti. Kai kuriais skaičiavimais, jų gamyba gali sunaudoti iki 95% kvantinio kompiuterio pajėgumų. Kiekviena jų gali būti panaudota tik vieną kartą.newscientist.com

Kaip veikia kultivavimas

Standartinis metodas, vadinamas distiliavimu, sujungia daugybę netobulų būsenų į mažesnį skaičių tikslesnių. Kultivavimas veikia su viena būsena. Komanda užkodavo grubią magišką būseną keliuose kubituose ir patikrino, ar ji teisinga. Sėkmingos būsenos buvo išskirstytos per daugiau kubitų, siekiant stipresnės apsaugos. Eksperimente buvo panaudoti 54 iš 105 fizinių „Willow“ kubitų. Be kultivavimo, maždaug keturi iš 1 000 bandymų sukurdavo klaidingą būseną, pranešė „Scientific American“.scientificamerican.com

Tyrėjai taip pat perkėlė būsenas iš 3-iojo atstumo spalvų kodo į 5-ojo atstumo paviršiaus kodą – tai dvi klaidų taisymo schemos. „Google“ teigė, kad tai įrodo, jog išgrynintos būsenos gali išlikti po perkėlimo jų aparatinėje įrangoje. Bandymų metu vyriausioji tyrėja Emma Rosenfeld nustatė, kad laboratorijos įrangos triukšmas dėl dreifo ir temperatūros pokyčių iškraipė standartinį etaloną. Norėdama tai išspręsti, komanda sukūrė metodą, kuris naudoja kultivavimą pačiam matavimui atlikti.blog.google

Pagyrimai ir pastabos

Isaac Kim iš Kalifornijos universiteto Deivise „New Scientist“ sakė, kad šis požiūris „gali padaryti klaidoms atsparų kvantinį skaičiavimą gerokai pigesnį“. ETH Ciuricho universiteto atstovas Dominikas Hangleiteris tai pavadino potencialiu „lūžiu“ mašinoms su šimtais loginių kubitų.newscientist.com

Metodas išsaugo tik tas būsenas, kurios praeina kokybės patikrą. Tik 8% bandymų pavyko sukurti tinkamas magiškas būsenas, o Zhenyu Cai iš Londono imperatoriškojo koledžo teigė, kad „Willow“ klaidų lygis turi dar labiau sumažėti, prieš pradedant spręsti naudingas problemas, pranešė „New Scientist“. Šiuo metu komanda pasiekė maždaug vieną klaidą iš 10 000 bandymų. „Scientific American“ duomenimis, norint įsilaužti į RSA-2048 šifravimą, reikėtų maždaug vienos nesėkmės iš 10 milijardų, o molekulių modeliavimui – nuo vienos iš milijono iki vienos iš 100 milijonų.scientificamerican.com+1

„Google“ pripažino, kad kultivavimą dar reikia pademonstruoti didesniu mastu. „Tai pirmasis įrodymas, kad koncepcijos veikia“, – sakė Rosenfeld. „Mes dar nebaigėme.“blog.google+1