Quantum: Harvard, QuEra, MIT και NIST/University Of Maryland ανακοινώνουν αλγόριθμους διορθωμένα με σφάλματα σε 48 Qubits - Ανάλυση ειδήσεων υπολογιστών υψηλής απόδοσης

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

ΒΟΣΤΟΝΗ, 6 Δεκεμβρίου 2023 – Η εταιρεία κβαντικών ουδέτερων ατόμων QuEra Computing ανακοίνωσε σήμερα αυτό που η εταιρεία είπε ότι είναι μια σημαντική ανακάλυψη στον κβαντικό υπολογισμό, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature. Σε πειράματα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ σε συνεργασία με το QuEra Computing, το MIT και το NIST/UMD, οι ερευνητές εκτέλεσαν αλγόριθμους μεγάλης κλίμακας σε έναν κβαντικό υπολογιστή διορθωμένο με σφάλματα με 48 λογικά qubits και εκατοντάδες λογικές πράξεις που εμπλέκονται.

«Αυτή η πρόοδος, ένα σημαντικό άλμα στον κβαντικό υπολογισμό, θέτει τις βάσεις για την ανάπτυξη πραγματικά επεκτάσιμων και ανεκτικών σε σφάλματα κβαντικών υπολογιστών που θα μπορούσαν να λύσουν πρακτικά κλασικά δυσεπίλυτα προβλήματα», δήλωσε ο QuEra.

Το χαρτί είναι προσβάσιμο στο Nature στο https://www.nature.com/articles/s41586-023-06927-3.

«Εμείς στο Moody's Analytics αναγνωρίζουμε τη μνημειώδη σημασία της επίτευξης 48 λογικών qubits σε ένα περιβάλλον κβαντικής υπολογιστικής ανοχής σε σφάλματα και τις δυνατότητές του να φέρει επανάσταση στην ανάλυση δεδομένων και στις οικονομικές προσομοιώσεις», δήλωσε ο Sergio Gago, Διευθύνων Σύμβουλος Quantum και AI στο Moody's Analytics. μας φέρνει πιο κοντά σε ένα μέλλον όπου ο κβαντικός υπολογισμός δεν είναι απλώς μια πειραματική προσπάθεια, αλλά ένα πρακτικό εργαλείο που μπορεί να προσφέρει λύσεις πραγματικού κόσμου για τους πελάτες μας. Αυτή η κομβική στιγμή θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τον τρόπο με τον οποίο οι βιομηχανίες προσεγγίζουν πολύπλοκες υπολογιστικές προκλήσεις».

Μια κρίσιμη πρόκληση που εμποδίζει τον κβαντικό υπολογισμό να φτάσει στο τεράστιο δυναμικό του είναι ο θόρυβος που επηρεάζει τα qubits, αλλοιώνοντας τους υπολογισμούς πριν φτάσουν στα επιθυμητά αποτελέσματα. Η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων ξεπερνά αυτούς τους περιορισμούς δημιουργώντας «λογικά qubits», ομάδες φυσικών qubit που μπλέκονται για να αποθηκεύουν πληροφορίες περιττές. Αυτός ο πλεονασμός επιτρέπει τον εντοπισμό και τη διόρθωση σφαλμάτων που μπορεί να προκύψουν κατά τους κβαντικούς υπολογισμούς. Χρησιμοποιώντας λογικά qubits αντί για μεμονωμένα φυσικά qubit, τα κβαντικά συστήματα μπορούν να επιτύχουν ένα επίπεδο ανοχής σφαλμάτων, καθιστώντας τα πιο ισχυρά και αξιόπιστα για πολύπλοκους υπολογισμούς.

«Αυτή είναι μια πραγματικά συναρπαστική στιγμή στον τομέα μας καθώς οι θεμελιώδεις ιδέες της κβαντικής διόρθωσης σφαλμάτων και της ανοχής σφαλμάτων αρχίζουν να αποδίδουν καρπούς», δήλωσε ο Mikhail Lukin, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Joshua and Beth Friedman, συνδιευθυντής του Harvard Quantum Initiative και συνιδρυτής της QuEra Computing. «Αυτή η εργασία, αξιοποιώντας την εξαιρετική πρόσφατη πρόοδο στην κοινότητα των κβαντικών υπολογιστών ουδέτερου ατόμου, αποτελεί απόδειξη της απίστευτης προσπάθειας εξαιρετικά ταλαντούχων φοιτητών και μεταδιδακτόρων, καθώς και των αξιοσημείωτων συνεργατών μας στο QuEra, το MIT και το NIST/UMD. Αν και έχουμε ξεκάθαρα μάτια σχετικά με τις προκλήσεις που έχουμε μπροστά μας, αναμένουμε ότι αυτή η νέα πρόοδος θα επιταχύνει σημαντικά την πρόοδο προς μεγάλης κλίμακας, χρήσιμους κβαντικούς υπολογιστές, επιτρέποντας την επόμενη φάση ανακάλυψης και καινοτομίας».

Προηγούμενες επιδείξεις διόρθωσης σφαλμάτων είχαν παρουσιάσει ένα, δύο ή τρία λογικά qubits. Αυτή η νέα εργασία καταδεικνύει την κβαντική διόρθωση σφαλμάτων σε 48 λογικά qubits, ενισχύοντας την υπολογιστική σταθερότητα και αξιοπιστία ενώ αντιμετωπίζεται το πρόβλημα σφάλματος. Στην πορεία προς τον κβαντικό υπολογισμό μεγάλης κλίμακας, το Harvard, το QuEra και οι συνεργάτες ανέφεραν τα ακόλουθα κρίσιμα επιτεύγματα:

Δημιουργία και εμπλοκή των μεγαλύτερων λογικών qubits μέχρι σήμερα, που επιδεικνύουν απόσταση κωδικού 7, επιτρέποντας τον εντοπισμό και τη διόρθωση αυθαίρετων σφαλμάτων που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια των λειτουργιών της λογικής πύλης εμπλοκής. Οι μεγαλύτερες αποστάσεις κωδικών συνεπάγονται μεγαλύτερη αντίσταση σε κβαντικά σφάλματα. Επιπλέον, η έρευνα έδειξε για πρώτη φορά ότι η αύξηση της απόστασης του κώδικα πράγματι μειώνει το ποσοστό σφάλματος στις λογικές πράξεις.
Πραγματοποίηση 48 μικρών λογικών qubits που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτέλεση πολύπλοκων αλγορίθμων, ξεπερνώντας την απόδοση των ίδιων αλγορίθμων όταν εκτελούνταν με φυσικά qubits.
Κατασκευή 40 μεσαίου μεγέθους κωδικών διόρθωσης σφαλμάτων με έλεγχο 280 φυσικών qubits.

Η ανακάλυψη χρησιμοποίησε έναν προηγμένο κβαντικό υπολογιστή συστήματος ουδέτερου ατόμου, που συνδυάζει εκατοντάδες qubits, υψηλές πιστότητες πύλης δύο qubit, αυθαίρετη συνδεσιμότητα, πλήρως προγραμματιζόμενες περιστροφές ενός qubit και ένδειξη μεσαίου κυκλώματος.

Το σύστημα περιελάμβανε επίσης αποδοτικό έλεγχο υλικού σε επαναδιαμορφώσιμες συστοιχίες ουδέτερου ατόμου, χρησιμοποιώντας άμεσο, παράλληλο έλεγχο σε μια ολόκληρη ομάδα λογικών qubits. Αυτός ο παράλληλος έλεγχος μειώνει δραματικά την επιβάρυνση ελέγχου και την πολυπλοκότητα της εκτέλεσης λογικών λειτουργιών. Ενώ χρησιμοποιούσαν έως και 280 φυσικά qubits, οι ερευνητές χρειάστηκε να προγραμματίσουν λιγότερα από δέκα σήματα ελέγχου για να εκτελέσουν όλες τις απαιτούμενες λειτουργίες στη μελέτη. Άλλες κβαντικές μέθοδοι απαιτούν συνήθως εκατοντάδες σήματα ελέγχου για τον ίδιο αριθμό qubits. Καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές κλιμακώνονται σε πολλές χιλιάδες qubits, ο αποτελεσματικός έλεγχος γίνεται εξαιρετικά σημαντικός.

«Η επίτευξη 48 λογικών qubits με υψηλή ανοχή σφαλμάτων είναι μια σημαντική στιγμή στη βιομηχανία των κβαντικών υπολογιστών», δήλωσε ο Matt Langione, Συνεργάτης στο Boston Consulting Group. «Αυτή η ανακάλυψη όχι μόνο επιταχύνει το χρονοδιάγραμμα για πρακτικές κβαντικές εφαρμογές, αλλά ανοίγει επίσης νέους δρόμους για την επίλυση προβλημάτων που προηγουμένως θεωρούνταν δυσεπίλυτα από τις κλασικές μεθόδους υπολογιστών. Είναι ένα παιχνίδι που αλλάζει το παιχνίδι που αυξάνει σημαντικά την εμπορική βιωσιμότητα του κβαντικού υπολογισμού. Οι επιχειρήσεις σε όλους τους τομείς θα πρέπει να το λάβουν υπόψη, καθώς ο αγώνας για το κβαντικό πλεονέκτημα μόλις έλαβε μια σημαντική ώθηση.»

«Σήμερα σηματοδοτεί ένα ιστορικό ορόσημο για την QuEra και την ευρύτερη κοινότητα των κβαντικών υπολογιστών», δήλωσε ο Alex Keesling, Διευθύνων Σύμβουλος της QuEra Computing, «Αυτά τα επιτεύγματα είναι το αποκορύφωμα μιας πολυετούς προσπάθειας, με επικεφαλής τους ακαδημαϊκούς μας συνεργάτες του Χάρβαρντ και του MIT μαζί με επιστήμονες του QuEra. και μηχανικοί, για να ωθήσουν τα όρια του τι είναι δυνατό στον κβαντικό υπολογισμό. Αυτό δεν είναι απλώς ένα τεχνολογικό άλμα. είναι μια απόδειξη της δύναμης της συνεργασίας και της επένδυσης στην πρωτοποριακή έρευνα. Είμαστε ενθουσιασμένοι που θέτουμε τις βάσεις για μια νέα εποχή κλιμακωτών, ανεκτικών σε σφάλματα κβαντικών υπολογιστών που μπορεί να αντιμετωπίσει μερικά από τα πιο περίπλοκα προβλήματα του κόσμου. Το μέλλον του κβαντικού είναι εδώ και η QuEra είναι περήφανη που βρίσκεται στην πρώτη γραμμή αυτής της επανάστασης».

«Η εμπειρία μας στην κατασκευή και λειτουργία κβαντικών υπολογιστών – όπως το μηχάνημα πρώτης γενιάς που διατίθεται σε δημόσιο σύννεφο από το 2022 – σε συνδυασμό με αυτήν την πρωτοποριακή έρευνα, μας βάζει σε προνομιακή θέση να ηγούμαστε στην κβαντική επανάσταση», πρόσθεσε ο Keesling.

Η εργασία υποστηρίχθηκε από τον Οργανισμό Προηγμένων Ερευνητικών Έργων Defense μέσω του προγράμματος Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum devices (ONISQ), του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών, του Κέντρου Υπερκρύων Ατόμων (ένα Κέντρο Συνόρων Φυσικής NSF) και του Γραφείου Ερευνών του Στρατού.

Η QuEra ανακοίνωσε επίσης μια ειδική εκδήλωση στις 9 Ιανουαρίου στις 11:30 π.μ. ET, όπου η QuEra θα αποκαλύψει τον εμπορικό της οδικό χάρτη για κβαντικούς υπολογιστές με ανοχή σε σφάλματα. Εγγραφείτε για αυτήν την ηλεκτρονική εκδήλωση στη διεύθυνση https://quera.link/roadmap

Σχετικά με το QuEra

Η QuEra Computing είναι ο ηγέτης στην εμπορευματοποίηση κβαντικών υπολογιστών που χρησιμοποιούν ουδέτερα άτομα, η οποία είναι ευρέως αναγνωρισμένη ως μια πολλά υποσχόμενη κβαντική μέθοδος. Με βάση τη Βοστώνη και βασισμένη στην πρωτοποριακή έρευνα από το κοντινό Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και το MIT, η QuEra λειτουργεί τον μεγαλύτερο δημόσια προσβάσιμο κβαντικό υπολογιστή στον κόσμο, διαθέσιμο μέσω ενός μεγάλου δημόσιου νέφους και για παράδοση εντός των εγκαταστάσεων. Η QuEra αναπτύσσει μεγάλης κλίμακας, ανεκτικούς σε σφάλματα κβαντικούς υπολογιστές για την αντιμετώπιση κλασικά δυσεπίλυτων προβλημάτων, και γίνεται ο καλύτερος συνεργάτης στον κβαντικό τομέα. Με απλά λόγια, το QuEra είναι ο καλύτερος τρόπος για την κβαντική. Για περισσότερες πληροφορίες, επισκεφθείτε μας στο quera.com