Quantum: Harvard, QuEra, MIT och NIST/University of Maryland tillkännager felkorrigerade algoritmer på 48 Qubits - Nyhetsanalys av högpresterande datorer

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

BOSTON, 6 december 2023 – Neutral-atom kvantföretaget QuEra Computing tillkännagav idag vad företaget sa är ett kvantdatorgenombrott, publicerat i den vetenskapliga tidskriften Nature. I experiment ledda av Harvard University i samarbete med QuEra Computing, MIT och NIST/UMD, exekverade forskare storskaliga algoritmer på en felkorrigerad kvantdator med 48 logiska qubits och hundratals intrasslande logiska operationer.

"Detta framsteg, ett betydande steg inom kvantberäkning, sätter scenen för att utveckla verkligt skalbara och feltoleranta kvantdatorer som kan lösa praktiska klassiskt svårlösta problem," sa QuEra.

Tidningen kan nås på Nature på https://www.nature.com/articles/s41586-023-06927-3.

"Vi på Moody's Analytics inser den enorma betydelsen av att uppnå 48 logiska qubits i en feltolerant kvantberäkningsmiljö och dess potential att revolutionera dataanalys och finansiella simuleringar", säger Sergio Gago, VD för Quantum och AI på Moody's Analytics, "Detta för oss närmare en framtid där kvantberäkning inte bara är en experimentell strävan utan ett praktiskt verktyg som kan leverera verkliga lösningar för våra kunder. Detta avgörande ögonblick kan omdefiniera hur industrier närmar sig komplexa beräkningsutmaningar."

En kritisk utmaning som hindrar kvantberäkningar från att nå sin enorma potential är bruset som påverkar qubits, korrumperar beräkningar innan de når önskade resultat. Kvantfelskorrigering övervinner dessa begränsningar genom att skapa "logiska qubits", grupper av fysiska qubits som är intrasslade för att lagra information redundant. Denna redundans gör det möjligt att identifiera och korrigera fel som kan uppstå under kvantberäkningar. Genom att använda logiska qubits istället för individuella fysiska qubits kan kvantsystem uppnå en feltoleransnivå, vilket gör dem mer robusta och pålitliga för komplexa beräkningar.

"Det här är en verkligt spännande tid inom vårt område eftersom de grundläggande idéerna om kvantfelskorrigering och feltolerans börjar bära frukt", säger Mikhail Lukin, professor vid Joshua och Beth Friedman University, meddirektör för Harvard Quantum Initiative, och medgrundare av QuEra Computing. "Detta arbete, som utnyttjar de enastående framstegen inom kvantberäkningssamhället med neutrala atomer, är ett bevis på den otroliga insatsen av exceptionellt begåvade studenter och postdoktorer samt våra anmärkningsvärda medarbetare vid QuEra, MIT och NIST/UMD. Även om vi är klarsynta inför de utmaningar som ligger framför oss, förväntar vi oss att detta nya framsteg kommer att avsevärt påskynda framstegen mot storskaliga, användbara kvantdatorer, vilket möjliggör nästa fas av upptäckt och innovation.”

Tidigare demonstrationer av felkorrigering har visat upp en, två eller tre logiska qubits. Detta nya arbete visar kvantfelskorrigering i 48 logiska kvantbitar, vilket förbättrar beräkningsstabilitet och tillförlitlighet samtidigt som felproblemet åtgärdas. På vägen mot storskalig kvantberäkning rapporterade Harvard, QuEra och samarbetspartnerna följande kritiska prestationer:

Skapande och intrassling av de största logiska qubitarna hittills, som visar ett kodavstånd på 7, vilket möjliggör detektering och korrigering av godtyckliga fel som inträffar under de intrasslande logiska grindoperationerna. Större kodavstånd innebär högre motstånd mot kvantfel. Dessutom visade forskningen för första gången att en ökning av kodavståndet verkligen minskar felfrekvensen i logiska operationer.
Realisering av 48 små logiska qubits som användes för att exekvera komplexa algoritmer, vilket överträffar prestandan för samma algoritmer när de exekveras med fysiska qubits.
Konstruktion av 40 medelstora felkorrigerande koder genom att kontrollera 280 fysiska qubits.

Genombrottet använde en avancerad kvantdator med neutralt atomsystem, som kombinerade hundratals qubits, höga två-qubit-gatefideliteter, godtycklig anslutning, fullt programmerbara enkel-qubit-rotationer och mid-circuit-avläsning.

Systemet inkluderade också hårdvarueffektiv styrning i omkonfigurerbara neutral-atom-arrayer, som använder direkt, parallell kontroll över en hel grupp av logiska qubits. Denna parallella kontroll minskar dramatiskt kontrollkostnaderna och komplexiteten för att utföra logiska operationer. Medan de använde så många som 280 fysiska qubits behövde forskarna programmera färre än tio styrsignaler för att utföra alla nödvändiga operationer i studien. Andra kvantmodaliteter kräver typiskt hundratals styrsignaler för samma antal kvantbitar. När kvantdatorer skalas till många tusen qubits blir effektiv kontroll av avgörande betydelse.

"Att uppnå 48 logiska qubits med hög feltolerans är en vattendelare i kvantdatorbranschen", säger Matt Langione, partner på Boston Consulting Group. "Detta genombrott accelererar inte bara tidslinjen för praktiska kvanttillämpningar utan öppnar också nya vägar för att lösa problem som tidigare ansågs svårlösta med klassiska beräkningsmetoder. Det är en spelväxlare som avsevärt höjer kvantdatorns kommersiella lönsamhet. Företag över olika sektorer bör notera, eftersom kapplöpningen mot kvantfördelar precis fick ett stort uppsving.”

"Idag markerar en historisk milstolpe för QuEra och den bredare kvantdatorgemenskapen", säger Alex Keesling, VD, QuEra Computing, "Dessa prestationer är kulmen på en flerårig ansträngning, ledd av våra Harvard och MIT akademiska samarbetspartners tillsammans med QuEra-forskare och ingenjörer, för att tänja på gränserna för vad som är möjligt inom kvantberäkning. Detta är inte bara ett tekniskt språng; det är ett bevis på kraften i samarbete och investeringar i banbrytande forskning. Vi är stolta över att kunna sätta scenen för en ny era av skalbar, feltolerant kvantberäkning som kan hantera några av världens mest komplexa problem. Framtiden för kvantum är här, och QuEra är stolta över att vara i framkant av denna revolution."

"Vår erfarenhet av att tillverka och driva kvantdatorer - som vår första generations maskin som är tillgänglig på ett offentligt moln sedan 2022 - tillsammans med denna banbrytande forskning, sätter oss i en utmärkt position för att leda kvantrevolutionen", tillade Keesling.

Arbetet stöddes av Defense Advanced Research Projects Agency genom programmet Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum devices (ONISQ), National Science Foundation, Center for Ultracold Atoms (ett NSF Physics Frontiers Center) och Army Research Office.

QuEra tillkännagav också en speciell händelse den 9 januari klockan 11:30 ET, där QuEra kommer att avslöja sin kommersiella färdplan för feltoleranta kvantdatorer. Anmäl dig till detta onlineevenemang på https://quera.link/roadmap

Om QuEra

QuEra Computing är ledande inom kommersialisering av kvantdatorer med neutrala atomer, vilket är allmänt erkänt som en mycket lovande kvantmodalitet. Baserat i Boston och byggt på banbrytande forskning från närliggande Harvard University och MIT, driver QuEra världens största allmänt tillgängliga kvantdator, tillgänglig över ett stort offentligt moln och för leverans på plats. QuEra utvecklar storskaliga, feltoleranta kvantdatorer för att ta itu med klassiskt svårlösta problem, och blir den föredragna partnern inom kvantområdet. Enkelt uttryckt är QuEra det bästa sättet att kvantumma. För mer information, besök oss på quera.com