Quantum: Harvard, QuEra, MIT And NIST/University Of Maryland Announce Error-Corrected Algorithms On 48 Qubits - High-Performance Computing News Analysis

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

بوسطن، 6 ديسمبر 2023 - أعلنت شركة QuEra Computing اليوم عن ما قالت الشركة إنه اختراق في الحوسبة الكمومية، نُشر في المجلة العلمية Nature. في التجارب التي قادتها جامعة هارفارد بالتعاون مع QuEra Computing وMIT وNIST/UMD، نفذ الباحثون خوارزميات واسعة النطاق على حاسوب كمي مصحح الأخطاء يحتوي على 48 كيوبت منطقية ومئات من العمليات المنطقية المتشابكة.

وقال كويرا: "هذا التقدم، وهو قفزة كبيرة في الحوسبة الكمومية، يمهد الطريق لتطوير أجهزة كمبيوتر كمومية قابلة للتطوير ومتسامحة مع الأخطاء ويمكنها حل المشكلات العملية المستعصية على المستوى الكلاسيكي".

يمكن الوصول إلى الورقة على Nature على https://www.nature.com/articles/s41586-023-06927-3.

وقال سيرجيو جاجو، المدير الإداري لقسم Quantum والذكاء الاصطناعي في Moody's Analytics: "نحن في Moody's Analytics ندرك الأهمية الهائلة لتحقيق 48 بتًا منطقيًا في بيئة حوسبة كمومية متسامحة مع الأخطاء وقدرتها على إحداث ثورة في تحليلات البيانات والمحاكاة المالية. تقربنا من المستقبل حيث لا تكون الحوسبة الكمومية مجرد مسعى تجريبي ولكنها أداة عملية يمكنها تقديم حلول واقعية لعملائنا. يمكن لهذه اللحظة المحورية أن تعيد تحديد كيفية تعامل الصناعات مع التحديات الحسابية المعقدة.

أحد التحديات الحاسمة التي تمنع الحوسبة الكمومية من الوصول إلى إمكاناتها الهائلة هو الضوضاء التي تؤثر على الكيوبتات، مما يؤدي إلى إفساد الحسابات قبل الوصول إلى النتائج المرجوة. يتغلب تصحيح الخطأ الكمي على هذه القيود عن طريق إنشاء "الكيوبتات المنطقية"، وهي مجموعات من الكيوبتات المادية المتشابكة لتخزين المعلومات بشكل متكرر. يسمح هذا التكرار بتحديد وتصحيح الأخطاء التي قد تحدث أثناء الحسابات الكمومية. وباستخدام الكيوبتات المنطقية بدلاً من الكيوبتات الفيزيائية الفردية، يمكن للأنظمة الكمومية تحقيق مستوى من التسامح مع الخطأ، مما يجعلها أكثر قوة وموثوقية للحسابات المعقدة.

قال ميخائيل لوكين، الأستاذ بجامعة جوشوا وبيث فريدمان، والمدير المشارك لمبادرة هارفارد الكم، "إن هذا وقت مثير حقًا في مجالنا، حيث بدأت الأفكار الأساسية لتصحيح الخطأ الكمي والتسامح مع الخطأ تؤتي ثمارها". المؤسس المشارك لشركة QuEra للحوسبة. "هذا العمل، الذي يستفيد من التقدم المتميز الذي تم إحرازه مؤخرًا في مجتمع الحوسبة الكمومية ذات الذرة المحايدة، هو شهادة على الجهد المذهل الذي يبذله الطلاب الموهوبون بشكل استثنائي وطلاب ما بعد الدكتوراه بالإضافة إلى المتعاونين الرائعين لدينا في QuEra، وMIT، وNIST/UMD. وعلى الرغم من إدراكنا الواضح للتحديات المقبلة، فإننا نتوقع أن يؤدي هذا التقدم الجديد إلى تسريع التقدم نحو أجهزة كمبيوتر كمومية مفيدة وواسعة النطاق، مما يتيح المرحلة التالية من الاكتشاف والابتكار.

أظهرت العروض التوضيحية السابقة لتصحيح الأخطاء واحدًا أو اثنين أو ثلاثة كيوبتات منطقية. يوضح هذا العمل الجديد تصحيح الخطأ الكمي في 48 كيوبت منطقية، مما يعزز الاستقرار الحسابي والموثوقية أثناء معالجة مشكلة الخطأ. في الطريق إلى الحوسبة الكمومية واسعة النطاق، أبلغت جامعة هارفارد وكويرا والمتعاونون عن الإنجازات الحاسمة التالية:

إنشاء وتشابك أكبر كيوبتات منطقية حتى الآن، مما يدل على مسافة كود تبلغ 7، مما يتيح اكتشاف وتصحيح الأخطاء العشوائية التي تحدث أثناء عمليات البوابة المنطقية المتشابكة. تشير مسافات الكود الأكبر إلى مقاومة أعلى للأخطاء الكمومية. علاوة على ذلك، أظهر البحث لأول مرة أن زيادة مسافة الكود تقلل بالفعل من معدل الخطأ في العمليات المنطقية.
تحقيق 48 كيوبتًا منطقيًا صغيرًا تم استخدامها لتنفيذ خوارزميات معقدة، متجاوزًا أداء نفس الخوارزميات عند تنفيذها باستخدام الكيوبتات المادية.
بناء 40 رمزًا متوسط الحجم لتصحيح الأخطاء من خلال التحكم في 280 كيوبتًا ماديًا.

استخدم هذا الاختراق حاسوبًا كميًا متقدمًا يعمل بنظام الذرة المحايدة، يجمع بين مئات الكيوبتات، وبوابات عالية الدقة ثنائية الكيوبت، واتصال عشوائي، ودورات بت واحد قابلة للبرمجة بالكامل، وقراءات في منتصف الدائرة.

ويتضمن النظام أيضًا تحكمًا فعالاً في الأجهزة في مصفوفات ذرة محايدة قابلة لإعادة التشكيل، باستخدام تحكم مباشر ومتوازي في مجموعة كاملة من الكيوبتات المنطقية. يؤدي هذا التحكم المتوازي إلى تقليل عبء التحكم وتعقيد تنفيذ العمليات المنطقية بشكل كبير. أثناء استخدام ما يصل إلى 280 كيوبتًا ماديًا، احتاج الباحثون إلى برمجة أقل من عشر إشارات تحكم لتنفيذ جميع العمليات المطلوبة في الدراسة. تتطلب الطرائق الكمومية الأخرى عادة مئات من إشارات التحكم لنفس العدد من الكيوبتات. ومع توسع أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى عدة آلاف من الكيوبتات، يصبح التحكم الفعال أمرًا بالغ الأهمية.

وقال مات لانجيوني، الشريك في مجموعة بوسطن الاستشارية: “إن تحقيق 48 كيوبت منطقية مع قدرة تحمل عالية للخطأ هو لحظة فاصلة في صناعة الحوسبة الكمومية”. "لا يؤدي هذا الاختراق إلى تسريع الجدول الزمني للتطبيقات الكمومية العملية فحسب، بل يفتح أيضًا طرقًا جديدة لحل المشكلات التي كانت تعتبر في السابق مستعصية على الحل بواسطة أساليب الحوسبة الكلاسيكية. إنه يغير قواعد اللعبة ويرفع بشكل كبير من الجدوى التجارية للحوسبة الكمومية. ويجب على الشركات في مختلف القطاعات أن تنتبه إلى ذلك، حيث أن السباق نحو الميزة الكمية قد حصل للتو على دفعة كبيرة.

قال أليكس كيسلينج، الرئيس التنفيذي لشركة QuEra Computing: "يمثل اليوم علامة فارقة تاريخية لشركة QuEra ومجتمع الحوسبة الكمومية الأوسع. هذه الإنجازات هي تتويج لجهد متعدد السنوات، بقيادة المتعاونين الأكاديميين لدينا في جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا جنبًا إلى جنب مع علماء QuEra والمهندسين، لدفع حدود ما هو ممكن في الحوسبة الكمومية. وهذه ليست مجرد قفزة تكنولوجية؛ إنها شهادة على قوة التعاون والاستثمار في الأبحاث الرائدة. يسعدنا أن نمهد الطريق لعصر جديد من الحوسبة الكمومية القابلة للتطوير والمتسامحة مع الأخطاء والتي يمكنها معالجة بعض المشكلات الأكثر تعقيدًا في العالم. لقد أصبح مستقبل الكم هنا، وتفخر شركة QuEra بكونها في طليعة هذه الثورة.

وأضاف كيسلينج: "إن خبرتنا في تصنيع وتشغيل أجهزة الكمبيوتر الكمومية - مثل جهاز الجيل الأول لدينا المتوفر على السحابة العامة منذ عام 2022 - إلى جانب هذا البحث الرائد، تضعنا في موقع رئيسي لقيادة الثورة الكمومية".

تم دعم هذا العمل من قبل وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة من خلال برنامج التحسين باستخدام الأجهزة الكمومية الصاخبة متوسطة الحجم (ONISQ)، والمؤسسة الوطنية للعلوم، ومركز الذرات فائقة البرودة (مركز حدود الفيزياء NSF)، ومكتب أبحاث الجيش.

أعلنت QuEra أيضًا عن حدث خاص يوم 9 يناير الساعة 11:30 صباحًا بالتوقيت الشرقي، حيث ستكشف QuEra عن خارطة الطريق التجارية الخاصة بها لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المتسامحة مع الأخطاء. قم بالتسجيل في هذا الحدث عبر الإنترنت على https://quera.link/roadmap

حول كويرا

QuEra Computing هي الشركة الرائدة في تسويق أجهزة الكمبيوتر الكمومية باستخدام الذرات المحايدة، والتي تُعرف على نطاق واسع بأنها طريقة كمومية واعدة للغاية. يقع مقر شركة QuEra في بوسطن، وهي مبنية على أبحاث رائدة من جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا القريبة، وتقوم بتشغيل أكبر كمبيوتر كمي يمكن الوصول إليه بشكل عام في العالم، وهو متاح عبر سحابة عامة رئيسية وللتسليم داخل مقر العمل. تعمل شركة QuEra على تطوير أجهزة كمبيوتر كمومية واسعة النطاق ومتسامحة مع الأخطاء لمعالجة المشكلات المستعصية بشكل كلاسيكي، لتصبح الشريك المفضل في المجال الكمي. ببساطة، QuEra هي أفضل طريقة للكم. للمزيد من المعلومات زورونا على Want.com