Ilmuwan IBM mengatakan mereka telah memecahkan hambatan terbesar Komputasi kuantum dan berencana untuk meluncurkan mesin toleran kesalahan skala besar pertama di dunia pada tahun 2029.
Penelitian baru menunjukkan teknik koreksi kesalahan baru yang menurut para ilmuwan, menurut para ilmuwan, akan mengarah pada sistem 20.000 kali lebih kuat daripada komputer kuantum mana pun yang saat ini ada.
Dalam dua studi baru dimuat 2 Juni Dan 3 Juni Untuk server ARXIV yang disiapkan, para peneliti mengungkapkan teknik mitigasi baru dan koreksi kesalahan yang cukup menangani kesalahan ini dan memungkinkan skala perangkat keras sembilan kali lebih efisien daripada yang mungkin.
Sistem baru, yang disebut “Starling”, akan menggunakan 200 qubit logis, terdiri dari sekitar 10.000 qubit fisik. Ini akan diikuti oleh mesin yang disebut “Blue Jay”, yang akan menggunakan 2.000 qubit logis, pada tahun 2033.
Penelitian baru, yang belum ditinjau oleh pasangan, menjelaskan kode verifikasi kepadatan kuantum rendah IBM (LDPC), a Paradigma baru untuk toleransi kegagalan Bahwa para peneliti mengatakan itu akan memungkinkan perangkat keras komputer kuantum ditingkatkan di luar batasan sebelumnya.
“Sains telah diselesaikan” untuk komputasi kuantum yang diperluas, Jay GambettaWakil Presiden Operasi Quantum IBM, kata Live Science. Ini berarti bahwa memperluas komputer kuantum hanyalah tantangan rekayasa, alih -alih hambatan ilmiah, tambah Gambetta.
Meskipun ada komputer kuantum saat ini, mereka hanya dapat mengatasi sistem komputer klasik (mereka yang menggunakan perhitungan biner) dalam masalah karena mereka hanya dirancang untuk membuktikan potensi mereka.
Salah satu hambatan terbesar Supremasi kuantumatau keuntungan kuantum, telah mendaki Unit pemrosesan kuantum (QPU).
Karena para ilmuwan menambahkan lebih banyak qubit pada prosesor, kesalahan ditambahkan dalam perhitungan yang dibuat oleh QPU. Ini karena QBIT secara inheren “berisik” dan kesalahan terjadi lebih sering daripada dalam bit klasik. Karena alasan ini, penelitian di lapangan sebagian besar telah fokus Koreksi kesalahan kuantum (QEC).
Cara untuk melakukan kesalahan toleransi
Koreksi kesalahan adalah Tantangan mendasar untuk semua sistem komputer. Di komputer klasik, bit biner secara tidak sengaja dapat mengubah satu per satu nol dan sebaliknya. Kesalahan ini dapat memperburuk dan membuat perhitungan yang tidak lengkap atau membuatnya gagal sepenuhnya.
Qubit yang digunakan untuk melakukan perhitungan kuantum jauh lebih rentan terhadap kesalahan daripada rekan klasiknya karena kompleksitas tambahan Mekanika kuantum. Tidak seperti bit biner, qubit membawa “informasi fase” tambahan.
Meskipun ini memungkinkan mereka untuk melakukan perhitungan menggunakan informasi kuantum, itu juga membuat tugas koreksi kesalahan jauh lebih sulit.
Sampai sekarang, para ilmuwan tidak yakin bagaimana memanjat komputer kuantum dari beberapa ratusan qubit yang digunakan oleh model saat ini hingga ratusan juta yang secara teoritis perlu membuatnya secara umum berguna.
Tetapi pengembangan LDPC dan penerapannya yang berhasil dalam sistem yang ada adalah perubahan katalis, kata Gambetta.
Kode LDPC menggunakan satu set verifikasi untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan. Ini menghasilkan qubit individu untuk terlibat dalam cek yang lebih sedikit dan setiap cek yang menyiratkan lebih sedikit qubit dari paradigma sebelumnya.
Keuntungan utama dari pendekatan ini adalah “tingkat pengkodean” yang ditingkatkan secara signifikan, yang merupakan hubungan qubit logis dengan qubit fisik yang diperlukan untuk melindunginya. Dengan menggunakan kode LDPC, IBM bertujuan untuk secara drastis mengurangi jumlah qubit fisik yang diperlukan untuk memperluas sistem.
Metode baru sekitar 90% lebih cepat untuk mengurangi kesalahan daripada semua teknik sebelumnya, berdasarkan IBM penyelidikan. IBM akan menggabungkan teknologi ini dalam arsitektur loon qpu, yang merupakan penerus dari Arsitektur Garza Digunakan oleh komputer kuantum Anda saat ini.
Beralih dari mitigasi kesalahan ke koreksi kesalahan
Starling diharapkan mampu 100 juta operasi kuantum menggunakan 200 qubit logis. Perwakilan IBM mengatakan ini kira -kira setara dengan 10.000 qubit fisik. Blue Jay secara teoritis akan dapat 1 miliar operasi kuantum menggunakan 2.000 qubit logisnya.
Model saat ini memiliki sekitar 5.000 pintu (analog dengan 5.000 operasi kuantum) menggunakan 156 qubit logis. Lompatan 5.000 operasi pada 100 juta hanya akan dimungkinkan melalui teknologi seperti LDPC, kata perwakilan IBM dalam sebuah pernyataan. Teknologi lain, termasuk digunakan oleh perusahaan seperti googleMereka tidak akan naik ke ukuran terbesar yang diperlukan untuk mencapai toleransi terhadap kegagalan, tambah mereka.
Untuk memanfaatkan sterling pada tahun 2029 dan Blue Jay pada tahun 2033, IBM membutuhkan algoritma dan program yang dibuat untuk komputer kuantum, kata Gambetta. Untuk membantu para peneliti mempersiapkan sistem masa depan, IBM baru -baru ini diluncurkan Qiskit 2.0Kit pengembangan sumber terbuka untuk menjalankan sirkuit kuantum menggunakan perangkat keras IBM.
“Tujuannya adalah untuk beralih dari mitigasi kesalahan ke koreksi kesalahan”, Blake Johnson, Pemimpin IBM Quantum Motors mengatakan sains langsung, menambahkan bahwa “komputasi kuantum telah berkembang dari bidang di mana para peneliti sedang mengeksplorasi teras rekreasi perangkat keras kuantum ke tempat di mana kami memiliki alat komputasi kuantum ini pada skala laba yang tersedia.”
