Vědci IBM tvrdí, že vyřešili největší úzký profil kvantové výpočetní techniky a do roku 2029 plánovat zahájení prvního rozsáhlého rozsáhlého stroje na rozsáhlý stroj na světě.
Nový výzkum ukazuje nové techniky korekce chyb, které vědci tvrdí, že povedou k systému 20 000krát silnější než jakýkoli kvantový počítač, který dnes existuje.
Ve dvou nových studiích nahraných 2. června a 3. června Na server Preprint ARXIV vědci odhalili nové techniky zmírnění a korekce chyb, které tyto chyby dostatečně řeší a umožňují škálování hardwaru devětkrát efektivněji, než bylo možné.
Nový systém nazývaný „Starling“ bude používat 200 logických qubits – složený z zhruba 10 000 fyzických qubitů. Poté bude následovat stroj zvaný „Blue Jay“, který v roce 2033 použije 2 000 logických qubits.
Nový výzkum, který dosud nebyl recenzován, popisuje kódy Quantum s nízkou hustotou (LDPC) IBM-a Nové paradigma tolerance chyb Vědci tvrdí, že umožní kvantovému počítačovému hardwaru škálovat nad předchozí omezení.
„Věda byla vyřešena“ pro rozšířené kvantové výpočetní techniky odolné vůči chybám, Jay GambetViceprezident IBM pro kvantové operace, řekl Live Science. To znamená, že škálování kvantových počítačů je nyní pouze inženýrskou výzvou, spíše než vědeckou překážkou, dodal Gambetta.
Zatímco kvantové počítače dnes existují, jsou schopny převyšovat pouze klasické počítačové systémy (ty, kteří používají binární výpočty) na problémy s na míru, které jsou navrženy pouze pro testování jejich potenciálu.
Jedna z největších překážek Kvantová nadřazenostnebo kvantová výhoda, byla v rozšiřování jednotky pro zpracování kvantu (Qpus).
Protože vědci přidávají více qubits do procesorů, chyby ve výpočtech prováděných QPU sčítají. Je to proto, že qubits jsou ze své podstaty „hlučné“ a chyby se vyskytují častěji než v klasických bitách. Z tohoto důvodu se výzkum v oboru do značné míry soustředil Korekce kvantové chyby (QEC).
Cesta k toleranci poruch
Korekce chyby je základní výzva pro všechny počítačové systémy. V klasických počítačích mohou binární bity náhodně převrátit z jednoho na nulu a naopak. Tyto chyby mohou zkomplikovat a vykreslit výpočty neúplné nebo způsobit, aby zcela selhaly.
Qubits používané k provádění kvantových výpočtů jsou mnohem náchylnější k chybám než jejich klasické protějšky kvůli přidané složitosti Kvantová mechanika. Na rozdíl od binárních bitů nesou qubits další „fázové informace“.
I když jim to umožňuje provádět výpočty pomocí kvantových informací, také ztěžuje úkol korekce chyb.
Až dosud si vědci nebyli jisti, jak přesně měnit kvantové počítače z několika stovek qubitů používaných dnešními modely po stovky milionů, které teoreticky potřebují, aby byly obecně užitečné.
Vývoj LDPC a jeho úspěšná aplikace napříč stávajícími systémy je však katalyzátorem změny, uvedl Gambetta.
Kódy LDPC používají sadu kontrol k detekci a opravě chyb. To má za následek, že jednotlivé qubity jsou zapojeny do méně kontrol a každé kontrole zahrnující méně qubits než předchozí paradigmata.
Klíčovou výhodou tohoto přístupu je výrazně vylepšená „rychlost kódování“, což je poměr logických qubitů k fyzickým qubitům potřebným k jejich ochraně. Použitím kódů LDPC se zaměřuje na IBM dramaticky snížit počet fyzických qubitů potřebných k rozšiřování systémů.
Nová metoda je při přijímání mitifikátů při provádění chyb přibližně 90% než všechny předchozí techniky založené na IBM výzkum. IBM bude začlenit tuto technologii do své loonské architektury QPU, která je nástupcem Heron Architecture Používá se svými aktuálními kvantovými počítači.
Přechod z zmírnění chyb k korekci chyb
Očekává se, že Starling bude schopen 100 milionů kvantových operací za použití 200 logických qubits. Zástupci IBM uvedli, že to bylo zhruba ekvivalentní 10 000 fyzickým qubits. Blue Jay bude teoreticky schopen 1 miliardy kvantových operací pomocí svých 2 000 logických qubits.
Současné modely mají asi 5 000 bran (analogicky 5 000 kvantových operací) pomocí 156 logických qubits. Skok z 5 000 operací na 100 milionů bude možný pouze prostřednictvím technologií, jako je LDPC, uvedli zástupci IBM ve svém prohlášení. Další technologie, včetně těch používané společnostmi jako GoogleNebudou škálovat na větší velikosti potřebné k dosažení tolerance poruch, dodali.
Aby byla IBM plně využívána Starling v roce 2029 a Blue Jay v roce 2033, potřebuje algoritmy a programy postavené pro kvantové počítače, uvedla Gambetta. Abychom vědcům pomohli připravit se na budoucí systémy, IBM nedávno spustil Qiski 2.0Open-Source Development Kit pro spuštění kvantových obvodů pomocí hardwaru IBM.
„Cílem je přejít od zmírnění chyb k opravě chyb,“ Blake Johnson, Funtum Engineova vedení IBM, řekl Live Science a dodal, že „Quantum Computing se rozrostl z pole, kde vědci zkoumají hardware hardwaru na místo, kde máme tyto kvantové výpočetní nástroje k dispozici.“
