Quantum: A Harvard, a QuEra, a MIT és a NIST/University of Maryland hibajavított algoritmusokat jelentett be 48 Qubiton – Nagy teljesítményű számítástechnikai hírek elemzése

Újra kiadta Platón

Követő: 0

BOSTON, 6. december 2023. – A semleges atomok kvantumvállalata, a QuEra Computing ma bejelentette, hogy a cég szerint áttörést jelent a kvantumszámítás terén, amelyet a Nature tudományos folyóiratban tettek közzé. A Harvard Egyetem által a QuEra Computing, az MIT és a NIST/UMD együttműködésével végzett kísérletekben a kutatók nagyszabású algoritmusokat hajtottak végre egy hibajavított kvantumszámítógépen, 48 logikai qubittel és több száz összefonódó logikai művelettel.

"Ez az előrelépés, a kvantumszámítástechnikában jelentős ugrás, megalapozza a valóban méretezhető és hibatűrő kvantumszámítógépek kifejlesztését, amelyek képesek megoldani a klasszikusan megoldhatatlan gyakorlati problémákat" - mondta QuEra.

A lap elérhető a Nature oldalon: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06927-3.

„Mi, a Moody's Analyticsnél felismerjük a 48 logikai qubit elérésének óriási jelentőségét egy hibatűrő kvantumszámítógépes környezetben, valamint azt, hogy forradalmasíthatja az adatelemzést és a pénzügyi szimulációkat” – mondta Sergio Gago, a Moody's Analytics Quantum és AI ügyvezető igazgatója. közelebb visz minket egy olyan jövőhöz, ahol a kvantumszámítás nem csupán kísérleti tevékenység, hanem gyakorlati eszköz, amely valós megoldásokat kínál ügyfeleink számára. Ez a sarkalatos pillanat újradefiniálhatja, hogy az iparágak hogyan közelítenek meg a bonyolult számítási kihívásokhoz.”

Egy kritikus kihívás, amely megakadályozza, hogy a kvantumszámítástechnika elérje hatalmas potenciálját, a qubitekre ható zaj, amely megrongálja a számításokat, mielőtt elérné a kívánt eredményt. A kvantumhiba-javítás túllépi ezeket a korlátokat azáltal, hogy „logikai qubiteket” hoz létre, fizikai qubit-csoportokat, amelyek összefonódnak az információ redundáns tárolására. Ez a redundancia lehetővé teszi a kvantumszámítások során előforduló hibák azonosítását és kijavítását. Az egyedi fizikai qubitek helyett logikai qubitek használatával a kvantumrendszerek hibatűrő szintet érhetnek el, ami robusztusabbá és megbízhatóbbá teszi őket az összetett számításokhoz.

„Ez egy igazán izgalmas időszak a mi szakterületünkön, mivel a kvantumhiba-javítás és a hibatűrés alapvető gondolatai kezdik meghozni gyümölcsüket” – mondta Mikhail Lukin, a Joshua és Beth Friedman Egyetem professzora, a Harvard Quantum Initiative társigazgatója. a QuEra Computing társalapítója. „Ez a munka, amely a semleges atomok kvantumszámítástechnikai közösségében a közelmúltban elért kiemelkedő fejlődést támasztja alá, a kivételesen tehetséges hallgatók és posztdoktorok, valamint a QuEra, MIT és NIST/UMD kiemelkedő munkatársai hihetetlen erőfeszítéseinek bizonyítéka. Jóllehet tisztán látjuk az előttünk álló kihívásokat, arra számítunk, hogy ez az új előrelépés nagymértékben felgyorsítja a nagyméretű, hasznos kvantumszámítógépek felé vezető utat, lehetővé téve a felfedezés és innováció következő szakaszát.”

A hibajavítás korábbi bemutatói egy, két vagy három logikai qubitet mutattak be. Ez az új munka kvantumhiba-javítást mutat be 48 logikai qubitben, javítva a számítási stabilitást és megbízhatóságot, miközben kezeli a hibaproblémát. A nagyszabású kvantumszámítás felé vezető úton a Harvard, a QuEra és munkatársai a következő kritikus eredményekről számoltak be:

Az eddigi legnagyobb logikai qubitek létrehozása és összefonódása, 7-es kódtávolságot demonstrálva, lehetővé téve az összefonódó logikai kapuműveletek során előforduló tetszőleges hibák észlelését és kijavítását. A nagyobb kódtávolságok nagyobb ellenállást jelentenek a kvantumhibákkal szemben. Ezenkívül a kutatás először mutatta ki, hogy a kódtávolság növelése valóban csökkenti a hibaarányt a logikai műveletekben.
48 kis logikai qubit megvalósítása, amelyeket összetett algoritmusok végrehajtására használtak, felülmúlva ugyanazon algoritmusok teljesítményét fizikai qubitekkel végrehajtva.
40 közepes méretű hibajavító kód felépítése 280 fizikai qubit vezérlésével.

Az áttörés egy fejlett, semleges atomrendszerű kvantumszámítógépet használt, amely több száz qubitet, magas két-kubites kapuhűséget, tetszőleges kapcsolódást, teljesen programozható egy-qubit-es forgásokat és az áramkör középső kijelzését kombinálta.

A rendszer hardver-hatékony vezérlést is tartalmazott az újrakonfigurálható semleges atomtömbökben, közvetlen, párhuzamos vezérlést alkalmazva logikai qubitek egész csoportja felett. Ez a párhuzamos vezérlés drámaian csökkenti a vezérlés többletköltségét és a logikai műveletek végrehajtásának bonyolultságát. Miközben 280 fizikai qubitet használtak, a kutatóknak tíznél kevesebb vezérlőjelet kellett programozniuk a vizsgálatban szükséges összes művelet végrehajtásához. Más kvantummodalitások jellemzően több száz vezérlőjelet igényelnek ugyanannyi qubithez. Mivel a kvantumszámítógépek sok ezer qubitre skálázódnak, a hatékony vezérlés kritikus fontosságúvá válik.

„A 48 logikai qubit elérése nagy hibatűréssel vízválasztó pillanat a kvantumszámítástechnikai iparban” – mondta Matt Langione, a Boston Consulting Group partnere. „Ez az áttörés nemcsak felgyorsítja a gyakorlati kvantumalkalmazások idővonalát, hanem új utakat nyit a klasszikus számítástechnikai módszerekkel korábban megoldhatatlannak tartott problémák megoldásában is. Ez egy olyan játékmód, amely jelentősen megnöveli a kvantumszámítástechnika kereskedelmi életképességét. Az ágazatokon átívelő vállalkozásoknak tudomásul kell venniük, mivel a kvantumelőnyökért folyó verseny nagy lendületet kapott.”

„A mai nap egy történelmi mérföldkő a QuEra és a kvantumszámítási közösség számára” – mondta Alex Keesling, a QuEra Computing vezérigazgatója. „Ezek az eredmények egy többéves erőfeszítés betetőzése, amelyet Harvard és MIT akadémiai munkatársaink, valamint a QuEra tudósai vezettek. és mérnökök, hogy feszegessük a kvantumszámítási lehetőségek határait. Ez nem csupán technológiai ugrás; ez az együttműködés és az úttörő kutatásba való befektetés erejének bizonyítéka. Nagy örömünkre szolgál, hogy megalapozhatjuk a méretezhető, hibatűrő kvantumszámítástechnika új korszakát, amely képes megbirkózni a világ legösszetettebb problémáival. A kvantum jövője itt van, és a QuEra büszke arra, hogy ennek a forradalomnak az élére áll.”

„A kvantumszámítógépek gyártásában és üzemeltetésében szerzett tapasztalataink – például 2022 óta nyilvános felhőben elérhető első generációs gépünk – ezzel az úttörő kutatással párosulva kiváló pozícióba helyez bennünket a kvantumforradalom vezetésében” – tette hozzá Keesling.

A munkát a Defense Advanced Research Projects Agency támogatta az Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum devices (ONISQ) programon keresztül, a National Science Foundation, a Center for Ultracold Atomes (egy NSF Physics Frontiers Center) és a Hadsereg Kutatási Hivatala.

A QuEra egy különleges eseményt is bejelentett január 9-én délelőtt 11:30-kor (ET), ahol a QuEra felfedi a hibatűrő kvantumszámítógépek kereskedelmi útitervét. Regisztráljon erre az online eseményre a címen https://quera.link/roadmap

A Queráról

A QuEra Computing vezető szerepet tölt be a semleges atomokat használó kvantumszámítógépek kereskedelmi forgalomba hozatalában, amelyet széles körben elismertek, mint egy igen ígéretes kvantummodalitást. A bostoni székhelyű, a közeli Harvard Egyetem és az MIT úttörő kutatásaira épülő QuEra a világ legnagyobb nyilvánosan elérhető kvantumszámítógépét üzemelteti, amely nagy nyilvános felhőn keresztül és helyszíni szállításra is elérhető. A QuEra nagyméretű, hibatűrő kvantumszámítógépeket fejleszt a klasszikusan megoldhatatlan problémák megoldására, így a kvantumterületen a választott partnerré válik. Egyszerűen fogalmazva, a QuEra a legjobb módja a kvantálásnak. További információért látogasson el hozzánk a címen quera.com