(Кредит зображення: koto_feja/Getty Images)
Вчені досягли найнижчого за всю історію спостережень рівня помилок квантових обчислень — це важливий крок у вирішенні фундаментальних проблем на шляху до практичних квантових комп'ютерів утилітарного масштабу.
У дослідженні, опублікованому 12 червня в журналі APS Physical Review Letters, вчені продемонстрували квантовий коефіцієнт помилок 0,000015%, що дорівнює одній помилці на 6,7 мільйона операцій.
Це досягнення являє собою покращення майже на порядок як у точності, так і в швидкості порівняно з попереднім рекордом, який становив приблизно одну помилку на кожен мільйон операцій, досягнутим тією ж командою у 2014 році.
Вам може сподобатися
-
Прорив Microsoft може зменшити кількість помилок у квантових комп'ютерах у 1000 разів
-
Проривний квантовий комп'ютер може вирішувати проблеми у 200 разів швидше, ніж суперкомп'ютер
-
Вчені кажуть, що невеликі квантові комп'ютери кімнатної температури, які використовують світло на горизонті після прориву
Поширеність помилок, або «шуму», у квантових операціях може зробити вихідні дані квантового комп'ютера непотрібними.
Цей шум походить з різних джерел, включаючи недосконалості методів керування (по суті, проблеми з архітектурою та алгоритмами комп'ютера) та закони фізики. Саме тому значні зусилля були спрямовані на квантову корекцію помилок.
Хоча помилки, пов'язані з природними законами, такі як декогеренція (природний розпад квантового стану) та витік (витік стану кубіта з обчислювального підпростору), можуть бути зменшені лише в рамках цих законів, прогрес команди був досягнутий завдяки зменшенню шуму, що генерується архітектурою комп'ютера та методами керування, майже до нуля.
«Різко зменшуючи ймовірність помилок, ця робота значно зменшує інфраструктуру, необхідну для виправлення помилок, відкриваючи шлях для майбутніх квантових комп’ютерів, які будуть меншими, швидшими та ефективнішими», – заявила Моллі Сміт, аспірантка з фізики Оксфордського університету та співавторка дослідження. «Точне керування кубітами також буде корисним для інших квантових технологій, таких як годинники та квантові сенсори».
Рекордно низький рівень помилок квантових обчислень
Квантовий комп'ютер, який використовувався в експерименті команди, спирався на спеціально розроблену платформу, яка уникає більш поширеної архітектури, що використовує фотони як кубіти — квантовий еквівалент комп'ютерних бітів — на користь кубітів, що складаються з «захоплених іонів».
Дослідження також проводилося за кімнатної температури, що, за словами дослідників, спрощує налаштування, необхідне для інтеграції цієї технології в робочий квантовий комп'ютер.
У той час як більшість квантових систем використовують надпровідні схеми, що базуються на «квантових точках», або використовують лазери, які часто називають «оптичними пінцетами», для утримання одного фотона на місці для роботи кубіта, команда дослідників використовувала мікрохвилі для захоплення серії іонів кальцію-43.
За допомогою цього підходу іони переводять у надтонкий стан «атомного годинника». Згідно з дослідженням, цей метод дозволив дослідникам створити більше «квантових вентилів», що аналогічно кількості «квантових операцій», які може виконувати комп'ютер, з більшою точністю, ніж дозволяли методи на основі фотонів.
Після того, як іони були переведені в стан надтонкого атомного годинника, дослідники калібрували їх за допомогою автоматизованої процедури керування, яка регулярно коригувала їх на дрейф амплітуди та частоти, спричинений методом мікрохвильового керування.
Іншими словами, дослідники розробили алгоритм для виявлення та корекції шуму, що створюється мікрохвилями, що використовуються для захоплення іонів. Видаляючи цей шум, команда змогла проводити квантові операції зі своєю системою з найнижчим фізично можливим рівнем помилок або близьким до нього.
Використовуючи цей метод, тепер можливо розробити квантові комп'ютери, здатні виконувати операції з одним затвором (ті, що виконуються з одним кубітом, на відміну від затвора, що вимагає кількох кубітів) майже з нульовими помилками у великих масштабах.
Це може призвести до створення більш ефективних квантових комп'ютерів загалом і, згідно з дослідженням, досягне нового найсучаснішого рівня помилок однокубітного вентиля та усунення всіх відомих джерел помилок, таким чином пояснюючи більшість помилок, що виникають в одновентильних операціях.
Це означає, що інженерам, які створюють квантові комп'ютери з архітектурою захоплених іонів, та розробникам, які створюють алгоритми, що на них працюють, не доведеться витрачати стільки кубітів виключно на виправлення помилок.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
—«Наукова проблема вирішена»: IBM створить монструозний квантовий комп'ютер на 10 000 кубітів до 2029 року
— Вчені прокладають шлях до першого процесора з мільйоном кубітів для квантових комп'ютерів після «десятирічного прориву в розробці»
— Алгоритми «квантового штучного інтелекту» вже випереджають найшвидші суперкомп'ютери, йдеться в дослідженні
Зменшуючи похибку, новий метод зменшує кількість необхідних кубітів, а також вартість і розмір самого квантового комп'ютера, йдеться у заяві дослідників.
Однак це не панацея для галузі, оскільки багато квантових алгоритмів вимагають багатогейтових кубітів, що функціонують разом з одногейтовими кубітами або сформовані з них, для виконання обчислень, що виходять за рамки рудиментарних функцій. Коефіцієнт помилок у двокубітових гейтових функціях все ще становить приблизно 1 на 2000.
Хоча це дослідження є важливим кроком до практичних квантових обчислень у масштабі корисної інформації, воно не вирішує всіх проблем “шуму”, властивих складним багатовентильним кубітним системам.
ТЕМИ квантові комп'ютери
Трістан Грін
Трістан — журналіст, що спеціалізується на науці та технологіях, що мешкає в США. Він висвітлює теми штучного інтелекту (ШІ), теоретичної фізики та передових технологій.
Його роботи були опубліковані в численних виданнях, включаючи Mother Jones, The Stack, The Next Web та Undark Magazine.
До журналістики Трістан 10 років служив у ВМС США програмістом та інженером. Коли він не пише, він любить грати в ігри з дружиною та вивчати військову історію.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Прорив Microsoft може зменшити кількість помилок у квантових комп'ютерах у 1000 разів
Проривний квантовий комп'ютер може вирішувати проблеми у 200 разів швидше, ніж суперкомп'ютер
Вчені кажуть, що невеликі квантові комп'ютери кімнатної температури, які використовують світло на горизонті після прориву
Вчені вперше використовують квантове машинне навчання для створення напівпровідників – і це може змінити спосіб виготовлення чіпів
Японія запускає свій перший власний квантовий комп'ютер
«Як майстер гри в тетріс»: вчені винаходять квантові віртуальні машини — вони скоротять час виконання завдань з днів до годин.
Вчені втиснули цілий комп'ютер в одне волокно одягу — і його навіть можна пропустити в пральній машині
Китайська «Мавпа Дарвіна» – найбільший у світі суперкомп'ютер, натхненний роботою мозку
Японія запускає свій перший власний квантовий комп'ютер
IBM та Moderna змоделювали найдовший шаблон мРНК без штучного інтелекту — замість цього вони використали квантовий комп'ютер.
«Як майстер гри в тетріс»: вчені винаходять квантові віртуальні машини — вони скоротять час виконання з днів до годин
Ця маловідома 80-річна машина може бути ключем до розкриття повного потенціалу штучного інтелекту сьогодні. Останні новини.
40-річна «королева айсбергів» A23a більше не є найбільшою у світі після втрати кількох «дуже великих шматків» з травня.
Дослідження показує, що культова статуя крилатого лева у Венеції може насправді бути з династії Тан у Китаї
Телескоп Джеймса Вебба виявив «винятково рідкісне» зіткнення 5 галактик у ранньому Всесвіті
Хто побачить повне місячне затемнення “кривавий місяць” цими вихідними?
«Ми повністю злякалися»: Косатки знову атакують човни в Європі
Вчені навчили «робота-собаку» на базі штучного інтелекту грати в бадмінтон проти людей — і це насправді дуже добре ОСТАННІ СТАТТІ
140-річна «королева айсбергів» A23a більше не є найбільшою у світі після втрати кількох «дуже великих шматків» з травня.
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зв'яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “type-news-daily,serversidehawk,videoarticle,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
