Google заявляє про прорив у виправленні помилок квантового комп’ютера

Google заявив про прорив у виправленні помилок, притаманних сьогоднішнім квантовим комп’ютерам, знаменуючи ранній, але потенційно значний крок у подоланні найбільшої технічної перешкоди на шляху до нової революційної форми обчислення.

Висновки інтернет-компанії, опубліковані в журналі Nature, знаменують «важливий крок на нашому шляху до створення корисного квантового комп’ютера», — сказав Хартмут Невен, керівник квантових досліджень Google. Він назвав виправлення помилок «необхідним ритуалом, через який повинні пройти всі технології квантових обчислень».

Квантовим комп’ютерам важко отримати корисні результати, оскільки квантові біти або кубіти, на яких вони засновані, зберігають свої квантові стани лише протягом крихітної частки секунди. Це означає, що інформація, закодована в квантовій системі, втрачається до того, як машина зможе завершити свої обчислення. Пошук способу виправити помилки, які це спричиняє, є найскладнішим технічним завданням, яке стоїть перед галуззю.

Деякі квантові стартапи покладають свої короткострокові надії на пошук способів програмування сучасних машин, схильних до помилок, або «шумних», навіть якщо це лише незначне покращення порівняно з традиційними комп’ютерами. Однак ці зусилля ще не принесли практичних результатів, що призводить до все більшої думки, що квантові обчислення не будуть корисними, доки не буде вирішено набагато більшу проблему виправлення помилок.

Дослідники Google кажуть, що вони знайшли спосіб розподілити інформацію, оброблену в квантовому комп’ютері, між кількома кубітами, щоб система в цілому могла зберегти їх достатньо для виконання обчислень, навіть якщо окремі кубіти впали. їхніх квантових станів.

Дослідження, опубліковане в Nature, показало зниження рівня помилок лише на 4%, оскільки Google адаптувала свою техніку для роботи з більшою квантовою системою. Проте дослідники сказали, що це був перший випадок, коли збільшення розміру комп’ютера не призвело до збільшення рівня помилок. За словами Невена, це свідчить про те, що Google досягла «точки беззбитковості», після якої подальший прогрес принесе постійний приріст продуктивності, налаштувавши компанію на шлях створення свого першого практичного квантового комп’ютера.

За словами Джуліана Келлі, дослідника Google. Це дозволило зменшити кількість помилок до рівня, достатнього для того, щоб можна було збільшити розмір системи, не викликаючи експоненціального зростання рівня помилок, додав він.

Google описав цей прорив як другий із шести кроків, необхідних для створення практичного квантового комп’ютера. Наступним кроком було удосконалити його інженерну роботу, щоб створити так званий логічний кубіт — абстракцію, побудовану на недосконалих фізичних кубітах, яка може працювати без помилок. Невен сказав, що Google вважає, що має корисну машину, коли з’ясує, як створити та зв’язати 1000 логічних кубітів в єдину систему.

Дослідження Google щодо квантових обчислень у минулому виявилися суперечливими. У 2019 році він стверджував у статті в Nature, що досяг так званої квантової переваги – моменту, коли квантовий комп’ютер може виконувати обчислення, які за всіма ознаками неможливі для традиційної машини.

Однак це твердження було оскаржено IBM та іншими, і було розроблено нові методи програмування, щоб підвищити продуктивність традиційних комп’ютерів, відтермінувавши час, коли виробники квантових машин могли стверджувати, що досягли «перемоги». p>

У статті Nature цього тижня дослідники Google заявили, що займають «обережну» позицію щодо свого останнього заявленого прогресу. Вони попередили, що все ще існує невелика ймовірність того, що їхня техніка виправлення помилок може не спрацювати при застосуванні до набагато більших квантових систем у майбутньому.