П’ять помилок на мільйон логічних операцій — Quantinuum в 100 разів перевершила результат Google за корекцією помилок

Гонку за створення корисних квантових комп'ютерів виграє компанія, яка першою знайде спосіб виправляти помилки обчислень без значного збільшення кількості фізичних кубітів на кожен логічний кубіт. Вперед на цьому шляху несподівано вирвалася компанія Quantinuum, що заявила про 100-кратну перевагу своїх алгоритмів над алгоритмами корекції помилок Google Quantum AI.

Джерело зображення: Quantinuum

Заснована на роботі представленого рік тому 98-кубитового квантового комп'ютера Helios технологія корекції помилок Quantinuum забезпечила точність обчислень на рівні 99,9995 %, що приблизно відповідає п'яти помилкам на мільйон логічних операцій. Цей результат у десять разів перевищує власний показник компанії, отриманий у вересні, і приблизно в сто разів — кращий раніше опублікований результат для інших типів квантового обладнання, зокрема системи Google Quantum AI на надпровідних кубітах.

Платформа Quantinuum Helios — це квантовий комп'ютер з 98 фізичними кубітами, що використовує захоплені іони ізотопу барію-137 як носіїв квантової інформації. Його архітектура забезпечує взаємодію між будь-якими кубітами системи, а спеціалізовані обчислювальні засоби дозволяють розшифровувати результати вимірювань і коригувати помилки в процесі роботи.

У новому експерименті дослідники застосували так званий кольоровий код корекції помилок. Він особливим чином розподіляє квантову інформацію між фізичними кубітами, умовно розфарбовуючи її в різні кольори для спрощення подальшого порівняння та формування більш стійких логічних кубітів.

Команда перевірила кольоровий код з відстанями 3, 5 і 7. Цей параметр характеризує ступінь захисту логічного кубіта від помилок: чим він більший, тим більше помилок певного типу можна виявити та виправити.

При кожному переході до наступного рівня відстані частота помилок квантової пам'яті знижувалася в середньому в 12 разів. Для двокубітних логічних операцій подавлення помилок при переході від відстані 3 до відстані 5 склало приблизно дев'ять разів. Це експериментальне підтвердження того, що збільшення ресурсів, виділених на корекцію помилок у даній системі, дійсно підвищує надійність квантової інформації. Іншими словами, ускладнення квантової обчислювальної платформи не призводило до підвищення частоти помилок — головної проблеми при масштабуванні таких обчислювачів.

Наступний етап, згідно з планами Quantinuum, — створення універсального відмовостійкого квантового комп'ютера Apollo, запуск якого намічений на 2029 рік. Компанія припускає, що завдяки обраній архітектурі для досягнення практичного рівня відмовостійкості може знадобитися значно менше фізичних кубітів, ніж у конкурентних системах. Експеримент наочно показав, що цей задум має всі шанси на реалізацію. Інше питання — чи вдасться реалізувати його на практиці в майбутній системі Apollo, що налічує тисячі фізичних кубітів? Відповідь на це питання доведеться почекати.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки