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

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

BOSTON, 6 grudnia 2023 r. – Firma QuEra Computing zajmująca się technologią kwantową wykorzystującą atomy neutralne ogłosiła dziś w czasopiśmie naukowym Nature przełom w obliczeniach kwantowych. W eksperymentach prowadzonych przez Uniwersytet Harvarda we współpracy z QuEra Computing, MIT i NIST/UMD badacze wykonali wielkoskalowe algorytmy na komputerze kwantowym z korekcją błędów, zawierającym 48 kubitów logicznych i setki splątanych operacji logicznych.

„Ten postęp, będący znaczącym krokiem w informatyce kwantowej, przygotowuje grunt pod opracowanie naprawdę skalowalnych i odpornych na awarie komputerów kwantowych, które mogłyby rozwiązywać praktyczne, klasycznie nierozwiązywalne problemy” – stwierdziła QuEra.

Artykuł jest dostępny w serwisie Nature pod adresem https://www.nature.com/articles/s41586-023-06927-3.

„W Moody's Analytics dostrzegamy ogromne znaczenie osiągnięcia 48 kubitów logicznych w odpornym na błędy środowisku obliczeń kwantowych oraz jego potencjał zrewolucjonizowania analizy danych i symulacji finansowych” – powiedział Sergio Gago, dyrektor zarządzający ds. kwantowych i sztucznej inteligencji w Moody’s Analytics: „To przybliża nas do przyszłości, w której obliczenia kwantowe to nie tylko przedsięwzięcie eksperymentalne, ale praktyczne narzędzie, które może dostarczać naszym klientom rozwiązania w świecie rzeczywistym. Ten kluczowy moment może na nowo zdefiniować sposób, w jaki branże radzą sobie ze złożonymi wyzwaniami obliczeniowymi”.

Krytycznym wyzwaniem uniemożliwiającym osiągnięcie ogromnego potencjału obliczeń kwantowych jest szum wpływający na kubity, zakłócający obliczenia przed osiągnięciem pożądanych wyników. Kwantowa korekcja błędów pokonuje te ograniczenia, tworząc „kubity logiczne”, czyli grupy fizycznych kubitów, które są splątane w celu redundantnego przechowywania informacji. Redundancja ta pozwala na identyfikację i korygowanie błędów, które mogą wystąpić podczas obliczeń kwantowych. Używając kubitów logicznych zamiast pojedynczych kubitów fizycznych, systemy kwantowe mogą osiągnąć poziom odporności na błędy, dzięki czemu są bardziej niezawodne i niezawodne w przypadku złożonych obliczeń.

„To naprawdę ekscytujący czas w naszej dziedzinie, ponieważ podstawowe idee kwantowej korekcji błędów i tolerancji na błędy zaczynają przynosić owoce” – powiedział Michaił Lukin, profesor na Uniwersytecie Joshuy i Beth Friedman, współdyrektor Harvard Quantum Initiative oraz współzałożyciel QuEra Computing. „Ta praca, wykorzystująca niezwykły postęp w społeczności zajmującej się komputerami kwantowymi wykorzystującymi atomy neutralne, jest świadectwem niesamowitego wysiłku wyjątkowo utalentowanych studentów i doktorantów, a także naszych niezwykłych współpracowników z QuEra, MIT i NIST/UMD. Chociaż mamy jasność co do nadchodzących wyzwań, spodziewamy się, że to nowe osiągnięcie znacznie przyspieszy postęp w kierunku przydatnych komputerów kwantowych na dużą skalę, umożliwiając kolejną fazę odkryć i innowacji”.

Poprzednie demonstracje korekcji błędów pokazywały jeden, dwa lub trzy kubity logiczne. Ta nowa praca demonstruje korekcję błędu kwantowego w 48 kubitach logicznych, zwiększając stabilność obliczeniową i niezawodność, jednocześnie rozwiązując problem błędów. Na drodze do wielkoskalowych obliczeń kwantowych Harvard, QuEra i współpracownicy zgłosili następujące krytyczne osiągnięcia:

Utworzenie i splątanie największych dotychczas kubitów logicznych, wykazujących odległość kodową wynoszącą 7, umożliwiającą wykrywanie i korygowanie dowolnych błędów występujących podczas splątanych operacji na bramkach logicznych. Większe odległości kodowe oznaczają większą odporność na błędy kwantowe. Co więcej, badanie wykazało po raz pierwszy, że zwiększenie odległości kodu rzeczywiście zmniejsza poziom błędów w operacjach logicznych.
Realizacja 48 małych kubitów logicznych, które zostały użyte do wykonania złożonych algorytmów, przewyższając wydajność tych samych algorytmów wykonywanych przy użyciu kubitów fizycznych.
Konstrukcja 40 średniej wielkości kodów korygujących błędy poprzez kontrolowanie 280 fizycznych kubitów.

Do przełomu wykorzystano zaawansowany komputer kwantowy z systemem atomów neutralnych, łączący setki kubitów, wysoką dokładność bramek wynoszącą dwa kubity, dowolną łączność, w pełni programowalne obroty pojedynczego kubitu i odczyt w obwodzie środkowym.

System obejmował także wydajne sprzętowo sterowanie w postaci rekonfigurowalnych układów atomów neutralnych, wykorzystujące bezpośrednie, równoległe sterowanie całą grupą kubitów logicznych. To równoległe sterowanie radykalnie zmniejsza obciążenie sterowania i złożoność wykonywania operacji logicznych. Wykorzystując aż 280 fizycznych kubitów, badacze musieli zaprogramować mniej niż dziesięć sygnałów sterujących, aby wykonać wszystkie wymagane w badaniu operacje. Inne modalności kwantowe zazwyczaj wymagają setek sygnałów sterujących dla tej samej liczby kubitów. Ponieważ komputery kwantowe skalują się do wielu tysięcy kubitów, efektywne sterowanie staje się niezwykle ważne.

„Osiągnięcie 48 kubitów logicznych o wysokiej odporności na błędy to przełomowy moment w branży obliczeń kwantowych” – powiedział Matt Langione, partner w Boston Consulting Group. „Ten przełom nie tylko przyspiesza harmonogram praktycznych zastosowań kwantowych, ale także otwiera nowe możliwości rozwiązywania problemów, które wcześniej uważano za nierozwiązywalne klasycznymi metodami obliczeniowymi. To przełom, który znacznie podnosi komercyjną wykonalność obliczeń kwantowych. Firmy ze wszystkich sektorów powinny to wziąć pod uwagę, ponieważ wyścig do przewagi kwantowej właśnie nabrał ogromnego tempa”.

„Dzisiejszy dzień stanowi historyczny kamień milowy dla QuEra i szerszej społeczności zajmującej się obliczeniami kwantowymi” – powiedział Alex Keesling, dyrektor generalny QuEra Computing. „Te osiągnięcia stanowią kulminację wieloletnich wysiłków, prowadzonych przez naszych współpracowników akademickich z Harvardu i MIT wraz z naukowcami QuEra i inżynierów, aby przesuwać granice możliwości obliczeń kwantowych. To nie jest tylko skok technologiczny; jest to świadectwo siły współpracy i inwestycji w pionierskie badania. Jesteśmy podekscytowani możliwością przygotowania gruntu pod nową erę skalowalnych, odpornych na awarie obliczeń kwantowych, które mogą rozwiązać niektóre z najbardziej złożonych problemów świata. Przyszłość technologii kwantowej już nadeszła, a QuEra jest dumna, że znajduje się na czele tej rewolucji”.

„Nasze doświadczenie w produkcji i obsłudze komputerów kwantowych – takich jak nasza maszyna pierwszej generacji dostępna w chmurze publicznej od 2022 r. – w połączeniu z tymi przełomowymi badaniami stawia nas na doskonałej pozycji do przewodzenia rewolucji kwantowej” – dodał Keesling.

Prace były wspierane przez Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony w ramach programu Optymalizacja za pomocą urządzeń kwantowych Noisy Intermediate-Scale Quantum (ONISQ), Narodową Fundację Naukową, Centrum Ultrazimnych Atomów (Centrum Granic Fizyki NSF) oraz Biuro Badań Armii.

QuEra ogłosiła także specjalne wydarzenie, które odbędzie się 9 stycznia o godzinie 11:30 czasu wschodniego, podczas którego QuEra przedstawi swój komercyjny plan działania dotyczący odpornych na awarie komputerów kwantowych. Zarejestruj się na to wydarzenie online pod adresem https://quera.link/roadmap

O QuErze

QuEra Computing jest liderem w komercjalizacji komputerów kwantowych wykorzystujących neutralne atomy, co jest powszechnie uznawane za wysoce obiecującą modalność kwantową. QuEra, z siedzibą w Bostonie i oparta na pionierskich badaniach przeprowadzonych na pobliskim Uniwersytecie Harvarda i MIT, obsługuje największy na świecie publicznie dostępny komputer kwantowy, dostępny za pośrednictwem dużej chmury publicznej i do dostawy lokalnej. QuEra opracowuje wielkoskalowe, odporne na awarie komputery kwantowe, aby rozwiązywać klasycznie nierozwiązywalne problemy, stając się preferowanym partnerem w dziedzinie kwantowej. Krótko mówiąc, QuEra to najlepszy sposób na kwantowość. Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź nas pod adresem Quera.com