Quantinuum Claims Quantum First – High-Performance Computing News Analysis | inde i HPC

TOKYO, CAMBRIDGE, Storbritannien og BROOMFIELD, CO, 13. juli 2023 - Kvantecomputerfirmaet Quantinuum sagde i dag, at det er blevet det første til at simulere et kemisk molekyle ved at implementere en fejltolerant algoritme på en kvanteprocessor ved hjælp af logiske qubits.

Dette væsentlige skridt hen imod at bruge kvantecomputere til at fremskynde molekylær opdagelse, med bedre modellering af kemiske systemer, reducerer tiden til at skabe kommerciel og økonomisk værdi.

Quantinuum-forskere, ledet fra Japan, brugte tre logiske qubits på Quantinuums H1 kvantecomputer til at beregne grundtilstandsenergien for brintmolekylet (H2) ved hjælp af en algoritme til tidlige fejltolerante enheder kaldet stokastisk kvantefaseestimering.

Det er allerede kendt, at mange algoritmer, der kan bruges på nutidens "NISQ"-æra kvantecomputere, ikke vil skalere til større problemer. Fasestimeringsteknikken brugt i dette eksperiment med logiske qubits har bedre potentiale til at skalere, men er udfordrende at implementere på nutidens kvantecomputere, fordi den kræver meget komplekse kredsløb, som er tilbøjelige til at fejle på grund af støj.

Dr. Raj Hazra, administrerende direktør for Kvantinuum, sagde: "Dagens meddelelse vender en side for kvantekemi på kvantecomputere, og bevæger os mod en æra med tidlig fejltolerance. Denne præstation er et vidnesbyrd om dedikationen fra hardware- og softwareholdene hos Quantinuum, som konsekvent demonstrerer deres evne til at opnå resultater i verdensklasse. Det blev gjort muligt takket være H1 kvantecomputeren, som kombinerer højfidelitet gate-operationer, alt-til-alle-forbindelse og betinget logik, med de virkelig verdensførende algoritmer, metoder og fejlhåndteringsteknikker, der tilbydes af vores InQuanto kemiplatform."

I et videnskabeligt fortrykt papir, "Demonstrerer Bayesiansk kvantefaseestimation med kvantefejldetektion", holdet af videnskabsmænd ledet af Dr. Kentaro Yamamoto rapporterer, at de har overvundet denne udfordring ved at skabe og bruge logiske qubits opnået med en nyudviklet fejldetektionskode designet til H-seriens kvantehardware*. Koden sparede kvanteressourcer ved straks at kassere en beregning, hvis den opdagede qubits, der havde produceret fejl under beregningsprocessen.

Kombineret med den lave støj fra H-seriens hardware og mulighederne i Quantinuum Software InQuanto, var forskere i stand til at køre disse komplekse kredsløb for første gang, hvilket producerede mere nøjagtige simuleringsresultater end dem, der blev opnået uden fejldetektionskoden. Oprettelse og brug af logiske qubits med fejldetektion er en forudsætning for den mere avancerede fejlkorrektion, som giver realtidsbeskyttelse af en kvantecomputer mod forskellige former for "støj".

Dr. Kentaro Yamamoto, seniorforsker ved Quantinuum, sagde: "At simulere brintmolekylet og få så gode resultater med en tidlig fejltolerant algoritme på logiske qubits er et fremragende eksperimentelt resultat og minder os om, hvor hurtigt vi fortsætter med at udvikle os. Dette resultat kan afspejle starten på et nyt kapitel for kvantecomputere, hvor vi kan begynde at indføre tidlige fejltolerante algoritmer på enheder på kort sigt, ved at bruge alle de teknikker, der i sidste ende vil være nødvendige for fremtidig storskala kvanteberegning."

For videnskabelige forskere og industrivirksomheder inden for sektorer som sundhedspleje, energi, bilindustrien og fremstilling, som investerer kraftigt i at forske i fremtidige molekyler og materialer, indebærer denne demonstration, at tiden til brugbar kvanteberegning fortsætter med at komme nærmere.

Denne demonstration, som blev kørt på Quantinuums System Model H1 kvantecomputer, drevet af Honeywell, vil blive integreret i fremtidige versioner af dens brancheførende kvanteberegningskemiplatform, InQuanto, hvilket giver industrivirksomheder og akademiske forskere mulighed for at udforske brugen af ​​tidlige fejl- tolerante algoritmer kører på kvantecomputere til materiale- og molekylær modellering.