Microsoft ve Quantinuum, kuantum hesaplamanın bir sonraki çağını başlattıklarını söylüyor

Microsoft ve Quantinuum bugün kuantum hata düzeltmesinde büyük bir atılım duyurdu. Quantinuum’un iyon tuzağı donanımını ve Microsoft’un yeni kubit sanallaştırma sistemini kullanan ekip, tek bir hata olmadan 14.000’den fazla deney yürütmeyi başardı. Bu yeni sistem aynı zamanda ekibin mantıksal kübitleri kontrol etmesine ve karşılaştığı hataları mantıksal kübitleri bozmadan düzeltmesine olanak tanıdı.

İki şirket, bunun artık en son teknoloji ürünü kuantum hesaplamayı, genellikle Gürültülü Orta Ölçekli Kuantum (NISQ) bilgisayarları çağı olarak adlandırılan dönemin dışına çıkardığını söylüyor. “Gürültülü” çünkü ortamdaki en küçük değişiklikler bile bir kuantum sisteminin esasen rastgele (veya “eşevresiz”) hale gelmesine yol açabilir ve “orta ölçekli” çünkü mevcut kuantum bilgisayar kuşağı hala en iyi ihtimalle bin kubitin biraz üzerinde ile sınırlıdır . Bir kübit, klasik bilgisayardaki bir bit’e benzeyen, kuantum sistemlerinde temel bilgi işlem birimidir, ancak her bir kübit aynı anda birden fazla durumda olabilir ve ölçülene kadar belirli bir konuma düşmez; bu da potansiyelin temelini oluşturur. kuantum bilgi işlem gücünde büyük bir sıçrama sağlayacak.

Bununla birlikte, sistem yararlı bir sonuç (veya herhangi bir sonuç) elde edemeyecek kadar gürültülü hale gelmeden önce temel bir algoritmayı çalıştırmak için zar zor zamanınız varsa, kaç kübite sahip olduğunuz önemli değildir.

Birkaç farklı tekniği birleştiren ekip, binlerce deneyi neredeyse hiç hata olmadan yürütmeyi başardı. Bu, başarılı bir çalışma için zaten iyi durumda görünen oldukça fazla hazırlık ve ön seçim sistemini içeriyordu, ancak yine de bu, sektörün kısa bir süre öncesine göre çok büyük bir gelişme.

Bu, kuantum hesaplama için doğru yönde atılmış bir adımdır. Hala çözülmesi gereken pek çok sorun var (ve elbette bu sonuçların da kopyalanması gerekiyor), ancak teorik olarak bu mantıksal kübitlerden 100’üne sahip bir bilgisayar bazı sorunları çözmek için zaten yararlı olabilirken, 1.000 kübitli bir makine zaten yararlı olabilir. Microsoft, “ticari avantajın kilidini açabilir” diyor.

Ekip, Quantinuum’un H2 tuzaklı demir işlemcisini kullandı ve 30 fiziksel kübiti dört adet son derece güvenilir mantıksal kübitte birleştirmeyi başardı. Birden fazla fiziksel kübitin tek bir mantıksal kübit olarak kodlanması, sistemin hatalardan korunmasına yardımcı olur. Fiziksel kübitler birbirine dolanmıştır, böylece fiziksel bir kübitteki bir hatanın tespit edilmesi ve düzeltilmesi mümkün hale gelir.

Endüstriyi uzun zamandır rahatsız eden de bu hata düzeltmedir: Gürültü ne kadar düşükse ve fiziksel kübitlerin kalitesi ne kadar yüksek olursa elbette o kadar iyidir, ancak gelişmiş hata düzeltmesi olmadan NISQ döneminden çıkış yolu yoktur çünkü bu sistemler hepsi eninde sonunda çözülecek.

Azure genel müdürü Dennis Tom, “Hata oranını iyileştirmeden yalnızca yüksek hata oranına sahip fiziksel kübitlerin sayısını artırmak boşunadır çünkü bunu yapmak, eskisinden daha güçlü olmayan büyük bir kuantum bilgisayarla sonuçlanacaktır” dedi. Quantum ve Microsoft’un Gelişmiş Kuantum Geliştirme Başkan Yardımcısı Krysta Svore bugünkü duyuruyu yazıyor. “Buna karşılık, yeterli çalışma kalitesine sahip fiziksel kübitler, sanal kübitleri etkinleştirmek için özel bir orkestrasyon ve teşhis sistemi ile birlikte kullanıldığında, ancak o zaman fiziksel kübitlerin sayısının arttırılması, güçlü, hataya dayanıklı kuantum bilgisayarların daha uzun performans göstermesine neden olur. , daha karmaşık hesaplama.”

Mantıksal kübitlerin fiziksel kübitlerden daha iyi performans göstermesi yalnızca birkaç yıl önceydi. Şimdi Microsoft ve Quantinuum, yeni donanım/yazılım sistemlerinin fiziksel ve mantıksal hata oranları arasındaki en büyük farkı gösterdiğini ve yalnızca fiziksel kübitlerin kullanımını 800 kata kadar iyileştirdiğini iddia ediyor.

Araştırmacılar, NISQ’nun ötesine geçmek için, mantıksal ve fiziksel kübit hata oranları arasında büyük bir ayrımın gerekli olduğunu, ayrıca bireysel devre hatalarını düzeltme ve en az iki mantıksal kübit arasında dolaşıklık oluşturma becerisinin de gerekli olduğunu belirtiyor. Eğer bu sonuçlar geçerliyse, takım üçünü de başardı ve gerçekten de yarışmaya girdik demektir. istikrarlı bir dönem Dayanıklı kuantum hesaplama çağı.

Görünen o ki, buradaki en önemli sonuç aslında ekibin “aktif sendrom çıkarımı” yapabilmesi, yani süreçteki mantıksal kübiti bozmadan bir hatayı teşhis edip düzeltebilmesi olabilir.

Tom ve Svore şöyle açıklıyor: “Bu başarı, mantıksal kübitleri yok etmeden hataları düzeltebilmenin ilk adımını işaret ediyor ve kuantum hata düzeltmesinde temel bir kilometre taşını sergiliyor.” “Güvenilir kuantum hesaplamanın bu kritik bileşenini kübit sanallaştırma sistemimizle gösterdik, bu da birden fazla sendrom çıkarma turunda düşük mantıksal hata oranıyla sonuçlandı.”

Bu sonuçları çoğaltmak ve benzer hata düzeltme sistemlerini uygulamak artık kuantum topluluğunun geri kalanına kalmış olacak. Ancak bu muhtemelen sadece bir zaman meselesi.

Quantinuum Kurucusu ve Baş Ürün Sorumlusu İlyas Khan, “Bugünkü sonuçlar tarihi bir başarıya işaret ediyor ve bu işbirliğinin kuantum ekosisteminin sınırlarını nasıl zorlamaya devam ettiğinin harika bir yansıması” dedi. “Microsoft’un dünyanın en güçlü kuantum bilgisayarıyla uyumlu son teknoloji ürünü hata düzeltmesi ve tamamen entegre yaklaşımıyla, kuantum uygulamalarındaki bir sonraki evrim için çok heyecanlıyız ve müşterilerimizin ve iş ortaklarımızın nasıl olacağını görmek için sabırsızlanıyoruz. Özellikle geniş ölçekte kuantum işlemcilere doğru ilerlerken çözümlerimizden yararlanın.”

Daha detaylı bilgi için teknik belgeye buradan ulaşabilirsiniz.