Корпорацията предлага обещаващ подход за коригиране на грешките. Изследователи от Google

Корпорацията предлага обещаващ метод за поправяне на грешките.

Изследователи от Гугъл Quantum AI оповестиха, че са постигнали сериозен прогрес в региона на квантовата промяна на грешките. Техните проучвания могат да проправят пътя към квантови компютри, които най-сетне да оправдаят упованията.

Квантовите компютри дават обещание да създадат гражданска война в научните проучвания – от физиката на частиците до създаването на нови медикаменти и материали. Досега обаче практическите им приложения бяха лимитирани заради високата им сензитивност към грешките.

Основният проблем е, че квантовите системи могат да съхраняват или обработват информацията погрешно. Подобни грешки не позволяваха на логаритмите да работят задоволително дълго, с цел да бъдат на практика потребни. Ново изследване на Гугъл Quantum AI и техните университетски сътрудници демонстрира, че прибавянето на избрани съставни елементи може фактически да понижи неточностите в изчисленията.

Преди това, заради инженерни ограничавания, увеличението на броя на детайлите в квантовия компютър водеше до увеличение на неточностите.

Квантовите компютри обработват данните благодарение на квантови положения, които се подчиняват на законите на квантовата механика. За разлика от стандартните компютри, които работят с битове (0 и 1), квантовите системи употребяват кубити, способни да се намират в „ суперпозиция “ – по едно и също време в положения 0 и 1. Съхраняването на информация под формата на суперпозиции и манипулирането на техните стойности благодарение на квантови резултати, като да вземем за пример усложнение, открива благоприятни условия за основаване на кардинално нови логаритми.

На процедура обаче разработчиците на квантови компютри откриха, че грешките бързо се натрупват заради изключителната сензитивност на съставените елементи. Квантовият компютър показва 0, 1 или тяхната суперпозиция, като слага един от съставените елементи си в несъмнено физическо положение, което елементарно се нарушава от инцидентно влияние. В резултат на това съставният елемент се оказва в положение, което не подхожда на информацията, която би трябвало да показва. Натрупването на такива неточности с течение на времето води до това, че системата не е в положение да даде точни отговори при осъществяване на дълги логаритми без промяна на грешките.

Всички кубити са нестабилни и са склонни да губят положението си по време на работата или просто с течение на времето. Независимо от технологията – студени атоми, свръхпроводящи трансмони, каквото и да е – тези проценти на грешките слагат корав предел на размера на изчисленията, които могат да бъдат осъществени, преди грешката да е станала прекомерно огромна. Това изключва осъществяването на съвсем всевъзможни потребни калкулации непосредствено върху в този момент съществуващите хардуерни кубити.

Общоприетото решение на този проблем е да се работи с по този начин наречените логичен кубити.

За да осъществят корекцията, откривателите би трябвало да кодират информацията по характерен метод. Кубитите могат да бъдат основани от разнообразни материали, като да вземем за пример обособени атоми или йони. В случая на Гугъл всеки физически кубит съставлява дребна свръхпроводима верига, която би трябвало да се поддържа при свръхниска температура.

В ранните опити с квантови компютри всяка единица информация се съхранява в един физически кубит. Сега откривателите, в това число екипът на Гугъл, започнаха да опитват с кодирането на всяка единица информация в голям брой физически кюбити. Те назовават сходна група от физически кубити един „ логичен “ кубит, който може да показва 0, 1 или тяхната суперпозиция. По план един логичен кубит може да съхранява единица информация по-надеждно, в сравнение с един физически кубит. Екипът на Гугъл поправя неточностите в логическия кубит благодарение на логаритъм, прочут като лекомислен код, който ангажира физическите кубити, съставящи логическия кубит.

В опита логичен кубит от 105 физически кубита потиска грешките по-ефективно, в сравнение с логичен кубит от 72 кубита. Според Браун това демонстрира, че комбинирането на от ден на ден и повече физически кубити в един логичен кубит може в действителност да понижи неточностите. Учените оповестяват също по този начин, че животът на един логичен кубит е 2,4 пъти по-дълъг от живота на най-хубавите му физически съставни елементи.

Това изобретение обаче е единствено първата стъпка към основаването на квантов компютър с промяна на грешките, отбелязва Джей Гамбета, вицепрезидент на квантовата самодейност на IBM. Той акцентира, че въпреки Гугъл да е демонстрирала по-стабилна квантова памет, компанията към момента не е направила никакви логичен интервенции с информацията, съхранена в тази памет.

IBM, чиито квантови компютри също се състоят от кубити, основани на свръхпроводящи вериги, ползва по-различен метод. Компанията счита, че техният способ, прочут като код за инспекция на четността с ниска компактност, ще бъде по-лесен за мащабиране: всеки логичен кубит ще изисква по-малко физически такива, с цел да се реализира сравнима степен на угнетяване на грешките. До 2026 година IBM възнамерява да показва опцията за основаване на 12 логичен кубита от 244 физически.

Други откриватели също създават забавни техники. Вместо свръхпроводящи вериги, екип, обвързван с основаната в Бостън компания QuEra, употребява неутрални атоми като физически кубити. По-рано тази година те разгласиха проучване в Nature, показващо успеваемостта на логаритми, употребяващи до 48 логичен кубита, основани на рубидиеви атоми.

Гамбета приканва откривателите да бъдат търпеливи и предизвестява да не се подвига прекомерно звук към постигнатия от тях прогрес.

„ Просто не желая хората да си мислят, че казусът с корекцията на неточности е решен “, споделя той. „ Разработването на хардуер лишава доста време, тъй като цикълът на планиране, създаване и премахване на грешките е комплициран, изключително спрямо създаването на програмен продукт.

За да извърши логаритми с обезпечена деловитост, един квантов компютър би трябвало да извърши към един милиард логичен интервенции “, прибавя Браун. „ А до момента никой даже не се е доближил до въпросния един милиард интервенции. “