Quantum: Harvard, QuEra, MIT e NIST/Università del Maryland annunciano algoritmi corretti dagli errori su 48 Qubit - Analisi delle notizie sull'informatica ad alte prestazioni

Ripubblicato da Platone

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BOSTON, 6 dicembre 2023 – La società quantistica ad atomo neutro QuEra Computing ha annunciato oggi quella che secondo la società è una svolta nel campo dell'informatica quantistica, pubblicata sulla rivista scientifica Nature. Negli esperimenti condotti dall’Università di Harvard in collaborazione con QuEra Computing, MIT e NIST/UMD, i ricercatori hanno eseguito algoritmi su larga scala su un computer quantistico con correzione degli errori con 48 qubit logici e centinaia di operazioni logiche intrecciate.

“Questo progresso, un passo avanti significativo nell’informatica quantistica, pone le basi per lo sviluppo di computer quantistici veramente scalabili e tolleranti ai guasti che potrebbero risolvere problemi pratici classicamente intrattabili”, ha affermato QuEra.

È possibile accedere al documento su Nature all'indirizzo https://www.nature.com/articles/s41586-023-06927-3.

"Noi di Moody's Analytics riconosciamo l'enorme significato di raggiungere 48 qubit logici in un ambiente di calcolo quantistico tollerante ai guasti e il suo potenziale di rivoluzionare l'analisi dei dati e le simulazioni finanziarie", ha affermato Sergio Gago, amministratore delegato di Quantum and AI presso Moody's Analytics, "Questo ci avvicina a un futuro in cui il calcolo quantistico non sarà solo uno sforzo sperimentale ma uno strumento pratico in grado di fornire soluzioni reali per i nostri clienti. Questo momento cruciale potrebbe ridefinire il modo in cui le industrie affrontano le complesse sfide computazionali”.

Una sfida fondamentale che impedisce al calcolo quantistico di raggiungere il suo enorme potenziale è il rumore che colpisce i qubit, corrompendo i calcoli prima di raggiungere i risultati desiderati. La correzione degli errori quantistici supera queste limitazioni creando “qubit logici”, gruppi di qubit fisici che sono intrecciati per archiviare informazioni in modo ridondante. Questa ridondanza consente di identificare e correggere gli errori che possono verificarsi durante i calcoli quantistici. Utilizzando qubit logici invece di singoli qubit fisici, i sistemi quantistici possono raggiungere un livello di tolleranza agli errori, rendendoli più robusti e affidabili per calcoli complessi.

"Questo è un momento davvero entusiasmante nel nostro campo poiché le idee fondamentali della correzione degli errori quantistici e della tolleranza agli errori stanno iniziando a dare i loro frutti", ha affermato Mikhail Lukin, professore universitario di Joshua e Beth Friedman, co-direttore della Harvard Quantum Initiative, e co-fondatore di QuEra Computing. “Questo lavoro, sfruttando gli eccezionali recenti progressi nella comunità dell’informatica quantistica ad atomo neutro, è una testimonianza dell’incredibile sforzo di studenti e dottorandi di eccezionale talento, nonché dei nostri straordinari collaboratori presso QuEra, MIT e NIST/UMD. Anche se abbiamo gli occhi lucidi riguardo alle sfide future, prevediamo che questo nuovo progresso accelererà notevolmente il progresso verso computer quantistici utili e su larga scala, consentendo la prossima fase di scoperta e innovazione”.

Precedenti dimostrazioni di correzione degli errori hanno mostrato uno, due o tre qubit logici. Questo nuovo lavoro dimostra la correzione degli errori quantistici in 48 qubit logici, migliorando la stabilità e l’affidabilità computazionali e affrontando al tempo stesso il problema degli errori. Nel percorso verso il calcolo quantistico su larga scala, Harvard, QuEra e i loro collaboratori hanno riportato i seguenti risultati cruciali:

Creazione ed entanglement dei qubit logici più grandi fino ad oggi, dimostrando una distanza di codice pari a 7, consentendo il rilevamento e la correzione di errori arbitrari che si verificano durante le operazioni di porta logica entanglement. Distanze di codice maggiori implicano una maggiore resistenza agli errori quantistici. Inoltre, la ricerca ha dimostrato per la prima volta che aumentando la distanza del codice si riduce effettivamente il tasso di errore nelle operazioni logiche.
Realizzazione di 48 piccoli qubit logici che sono stati utilizzati per eseguire algoritmi complessi, superando le prestazioni degli stessi algoritmi quando eseguiti con qubit fisici.
Costruzione di 40 codici di correzione errori di medie dimensioni controllando 280 qubit fisici.

La svolta ha utilizzato un computer quantistico avanzato con sistema ad atomo neutro, che combina centinaia di qubit, alta fedeltà di gate a due qubit, connettività arbitraria, rotazioni a singolo qubit completamente programmabili e lettura del circuito intermedio.

Il sistema includeva anche un controllo efficiente a livello hardware in array riconfigurabili di atomi neutri, impiegando il controllo diretto e parallelo su un intero gruppo di qubit logici. Questo controllo parallelo riduce drasticamente il sovraccarico di controllo e la complessità dell'esecuzione delle operazioni logiche. Utilizzando fino a 280 qubit fisici, i ricercatori hanno dovuto programmare meno di dieci segnali di controllo per eseguire tutte le operazioni richieste nello studio. Altre modalità quantistiche richiedono tipicamente centinaia di segnali di controllo per lo stesso numero di qubit. Poiché i computer quantistici raggiungono molte migliaia di qubit, un controllo efficiente diventa di fondamentale importanza.

“Il raggiungimento di 48 qubit logici con elevata tolleranza agli errori rappresenta uno spartiacque nel settore dell’informatica quantistica”, ha affermato Matt Langione, partner del Boston Consulting Group. “Questa svolta non solo accelera la tempistica per le applicazioni quantistiche pratiche, ma apre anche nuove strade per risolvere problemi che in precedenza erano considerati intrattabili con i metodi informatici classici. Si tratta di un punto di svolta che aumenta significativamente la fattibilità commerciale dell’informatica quantistica. Le aziende di tutti i settori dovrebbero prenderne atto, poiché la corsa al vantaggio quantistico ha appena ricevuto un notevole impulso”.

“Oggi segna una pietra miliare storica per QuEra e per la più ampia comunità dell’informatica quantistica”, ha affermato Alex Keesling, CEO di QuEra Computing, “Questi risultati sono il culmine di uno sforzo pluriennale, guidato dai nostri collaboratori accademici di Harvard e del MIT insieme agli scienziati di QuEra e ingegneri, per ampliare i confini di ciò che è possibile nel campo dell'informatica quantistica. Questo non è solo un salto tecnologico; è una testimonianza del potere della collaborazione e degli investimenti nella ricerca pionieristica. Siamo entusiasti di gettare le basi per una nuova era di calcolo quantistico scalabile e tollerante ai guasti, in grado di affrontare alcuni dei problemi più complessi del mondo. Il futuro della quantistica è qui e QuEra è orgogliosa di essere in prima linea in questa rivoluzione”.

“La nostra esperienza nella produzione e gestione di computer quantistici – come la nostra macchina di prima generazione disponibile su un cloud pubblico dal 2022 – unita a questa ricerca innovativa, ci mette in una posizione privilegiata per guidare la rivoluzione quantistica”, ha aggiunto Keesling.

Il lavoro è stato supportato dalla Defense Advanced Research Projects Agency attraverso il programma ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum devices), dalla National Science Foundation, dal Center for Ultracold Atoms (un NSF Physics Frontiers Center) e dall’Esercito Research Office.

QuEra ha anche annunciato un evento speciale il 9 gennaio alle 11:30 ET, in cui QuEra rivelerà la sua roadmap commerciale per i computer quantistici tolleranti ai guasti. Registrati per questo evento online su https://quera.link/roadmap

A proposito di QuEra

QuEra Computing è leader nella commercializzazione di computer quantistici che utilizzano atomi neutri, una modalità ampiamente riconosciuta come una modalità quantistica altamente promettente. Con sede a Boston e basata sulla ricerca pionieristica della vicina Harvard University e del MIT, QuEra gestisce il più grande computer quantistico accessibile al pubblico al mondo, disponibile su un grande cloud pubblico e per la distribuzione on-premise. QuEra sta sviluppando computer quantistici su larga scala e tolleranti ai guasti per affrontare problemi classicamente intrattabili, diventando il partner preferito nel campo quantistico. In poche parole, QuEra è il modo migliore per raggiungere la quantistica. Per ulteriori informazioni, visitare il sito quera.com