| 0 |
|
Вчені з Alice & Bob та Inria, французького національного інституту досліджень у галузі цифрових наук і технологій, подали на рецензію дослідження, в якому описано найефективніший на сьогодні з погляду апаратного забезпечення метод створення магічних станів на надпровідних квантових комп'ютерах. Цей метод є важливим кроком на шляху до реалізації практичних квантових обчислень.
Ця робота робить ресурсомісткий процес підготовки магічних станів дешевшим з погляду вимог до кубітів і значно швидшим, консолідуючи дорожню карту до універсального набору стійких до помилок гейтів, необхідних для запуску практичних квантових обчислювальних додатків у великих масштабах.
Новий код, розроблений на основі наявних методів, був адаптований для роботи з квантовими бітами компанії, які за своєю суттю захищають від помилок перевертання бітів у квантових обчисленнях.
Для досягнення універсальних квантових обчислень із можливістю запуску будь-яких можливих квантових алгоритмів, включаючи ті, що мають відоме прискорення порівняно з класичними, такими як алгоритми Шора та Гровера, квантовий комп'ютер повинен підтримувати повний набір конкретних фундаментальних операцій або гейтів. Вчені можуть безпосередньо реалізувати деякі з цих гейтів. Однак інші гейти вимагають використання спеціальних квантових ресурсів, відомих як магічні стани. Ці стани повинні бути ретельно підготовлені та маніпульовані під час обчислення, щоб уможливити «нетривіальні» операції, які інакше не можуть бути виконані безпосередньо, доповнюючи універсальний набір гейтів. Іншими словами, магічні стани дозволяють створити останні гейти, необхідні для завершення набору операцій, потрібних для виконання будь-якого можливого квантового алгоритму.
Оптимальна дистиляція магічних станів вимагала б складних 3D-розташувань кубітів, що призвело б до архітектур, які занадто складно реалізувати у твердотільних QPU. Недавні дослідження вчених Google показали, що для отримання магічних станів з низьким рівнем помилок потрібно лише 463 кубіти в новій 2D-архітектурі, що поєднує десятиліття досліджень у галузі квантового виправлення помилок і долає виклик 3D-архітектури, значно зменшуючи потреби в кубітах.
Дослідники з Alice & Bob та Inria зуміли «розгорнути» 3D-код, подібно до розкладання коробки, у ще більш практичний 2D-макет. Розгорнутий код для підготовки магічного стану, який внутрішньо отримав прізвисько «Heart Code» (код серця) за свою характерну форму, можливий лише завдяки кубітам із шумовим зміщенням, таким як кубіти-коти, розроблені Alice & Bob.
Розгорнутий код спрощує загальні операції та зменшує накладні витрати, вимагаючи лише 53 кубіти для створення одного магічного стану. Результатом є значне зменшення вимог до кубітів у 8,7 раза порівняно з провідними підходами, при цьому потрібно в 5 разів менше циклів виправлення квантових помилок, що робить його приблизно в 5 разів швидшим за найсучасніші надпровідні платформи з такою ж частотою помилок, що становить менше ніж 1 на мільйон.
«Найпрогресивніші гравці у квантовій галузі досягли одного прориву за іншим, щоб зменшити витрати на підготовку магічного стану, і дуже цікаво спостерігати, як наша робота ще більше вдосконалює сучасний стан квантових бітів із шумовим зміщенням», — сказав Дієго Руїс (Diego Ruiz), автор статті та аспірант Alice & Bob та Inria.
Важливо, що цей протокол магічного стану використовує лише компоненти, які вже необхідні для архітектури квантового виправлення помилок Alice & Bob, включаючи як фундаментальні операції, так і фізичні квантові біти. Отже, нові розробки не потрібні, і компанія може зосередитися на досягненні цільової продуктивності.
Це дослідження підкреслює перспективні переваги шумового зміщення квантових бітів «кіт» для зменшення апаратних витрат, необхідних для практичних квантових обчислень, не тільки в поєднанні з просунутими кодами помилок, такими як LDPC, описаними в іншій недавній статті дослідників Alice & Bob, але тепер також і в контексті підготовки магічного стану.
«Спільнота нарешті розв'язує нагальну проблему для корисних квантових комп'ютерів, а деякі учасники навіть досягли першого підтвердження концепції підготовки магічного стану в експериментальних умовах», — зазначив Тео Пероннін (Théau Peronnin), генеральний директор Alice & Bob. «Використовуючи квантові біти «кіт», ця робота ще більше знижує ризики нашого плану дій, демонструючи довгострокові переваги нашої універсальної платформи».
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
