D‑Wave представила архітектуру квантових вентилів з вбудованою корекцією помилок
- D‑Wave перейшла до розробки універсальних квантових комп'ютерів
- Двохрейкова архітектура виявляє помилки на рівні кубіта
- Двокубітний вентиль досяг 99,9 % точності за 500 нс
- Рівень логічних помилок може зменшуватися в 10 разів на кожному рівні корекції
D‑Wave, найбільший у світі постачальник систем квантового відпалу, цього літа оголосила про вихід у нову для себе область – універсальні квантові обчислення. До недавнього часу компанія зосереджувалася на вирішенні задач оптимізації, однак в рамках нещодавно опублікованого в журналі Природа дослідження вона представила перший прототип універсального квантового процесора, здатного самостійно фіксувати помилки.
Нова архітектура з виявленням помилок
Головним нововведенням стала розробка квантових вентилів, в яких використовується так звана двоколійна схема кубітів. Кожен кубіт розподілений між парою пов'язаних резонаторів, що дозволяє системі одразу визначати, в якому з них виник збій. Такий фізичний підхід усуває необхідність у додаткових схемах і складних алгоритмах корекції, роблячи процес виявлення помилок вбудованим в елемент процесора.
Раніше однією з головних проблем була втрата здатності до виявлення помилок при з'єднанні кубітів у більш складні схеми. У роботі D‑Wave показаний двокубітний вентиль, що зберігає цю можливість навіть під час виконання спільних операцій і створення заплутаності між кубітами.
Експериментальні результати
В експерименті двохрейковий вентиль продемонстрував точність (fidelity) близько 99,9 % при виконанні двокубітних операцій тривалістю 500 нс. Автори дослідження зазначають, що завдяки вбудованому виявленню помилок рівень логічних помилок може зменшуватися приблизно в десять разів при кожному переході до наступного рівня коду корекції. Це відкриває шлях до побудови логічних кубітів з меншої кількості фізичних елементів.
Скорочення кількості необхідних фізичних кубітів має вирішальне значення для масштабування квантових комп'ютерів. Традиційно для захисту одного логічного кубіта потрібно десятки‑сотні фізичних, що різко обмежує зростання систем. Можливість заздалегідь знати, де стався збій, спрощує процес виправлення і потенційно знижує апаратні вимоги.
Проте, поточна демонстрація охоплює лише невелику систему з двох взаємодіючих кубітів. Повноцінний відмовостійкий процесор, здатний виконувати тривалі обчислення без накопичення помилок, поки залишається завданням майбутніх досліджень.
Таким чином, прорив D‑Wave у сфері вбудованої корекції помилок є важливим кроком уперед, але шлях до практичних універсальних квантових комп'ютерів залишається довгим і вимагає подальшого масштабування та підтвердження ефективності підходу на більших масивах кубітів.
Джерело: 3DNews
